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2021-08-02 10:24 |
基于SLM光束整形系统中光学系统像差的研究
空间光调制器(SLM.0003 v1.0) )R7Sh51P 应用示例简述 D[+LU( 1. 系统细节 CNN9a7 光源 u ON(LavB — 高斯激光束 2|;|C8C 组件 7I;kh`H$(f — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 -+"#G?g — 不同的傅里叶透镜设计(球面,非球面) 具有不同的性能和像差 E7$&:xqx 探测器 MhN;GMH — 视觉感知的仿真 ~A>fB2.pM — 高帽,转换效率,信噪比 F'XQoZ* 1 建模/设计 x^K4&'</ — 场追迹: ~YH?wdT 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 IHTimT? e \Qys<2r 2. 系统说明 h
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:{a< ~n` .HZ d.* 3. 建模&设计结果 Xc-["y64 S"!6]!~^ 不同真实傅里叶透镜的结果: W_B=}lP@x JX0M3|I=
/V,xSK9.& ?TA7i b_ 4. 总结 ]q"&V\b 基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 [-\ Y?3 FQ>$Ps*a[ 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Ql{#dcRx 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 58Ibje qcs)
p 光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统,如非球面系统。 k>ErDv8 ]({-vG\m 应用示例详细内容 }<WJR Y6j eDpi0htm 系统参数 KSs1EmB &%fcGNzJQ 1. 该应用实例的内容 =n,;S W <ww D*t `ArUoYbB O}"oz3H {\5(aQ)Vi5 2. 仿真任务 Lip#uuuXXN "=a3"/u 在之前的案例中,采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中,使用真实的透镜进行替换,该透镜存在多种光学像差。 _&l8^MD /[TOy2/;%b 3. 参数:准直输入光源 4r$#- Xy(QK2|
B?%u<F Vq3 NjN!+5 4. 参数:SLM透射函数 pwN2Nzski $^Xxn.B9
&6\&McmkX 5. 由理想系统到实际系统 Lc~m`=B M!6Fnj ]KuM's 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 437Wy+Q|e 因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 !sX$?P%U 对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 |V5BL<4 实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 -o+t&m 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 <~mqb=qA$
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~ n<|f eP~3m 应用示例详细内容 6Y2,fW8i, | +;ZC y 仿真&结果 21OfTV-+3 bZ_&AfcB 1. VirtualLab中SLM的仿真 d_
=K (}eR TzC(YWt 由于可以嵌入组件,VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜,真实透镜等)。 .45wwouZkc 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 K21Xx`XK 为优化计算加入一个旋转平面 ),{3LIr W,~*pyLdO I0Do% Q3>qT84 2. 参数:双凸球面透镜 {b- C,J =-!jm? st* .g/!u(iy 首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 >*!T`P}p 由于对称形状,前后焦距一致。 }F1Asn 参数是对应波长532nm。 ScJ:F-@> 透镜材料N-BK7。 ( &m1* 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 wp:$Tq a$ !}c D e12
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26~rEOgJ q"Bd-?9 3. 结果:双凸球面透镜 S*}GW-)oA gS(JgN cMi9 Z] 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加,干涉图案的出现时由于像差造成的。 K/(LF} 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ?Ho$fGz 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 <;i&-, {$ N\@q@v~
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-T+yS BO_3 4. 参数:优化球面透镜 ~b8.]Z^ G%gdI3h1Z
Nj6Np^@sH 然后,使用一个优化后的球面透镜。 Uj 3{c 通过优化曲率半径获得最小波像差。 WL%T nux 优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 _BG`!3U+ 透镜材料同样为N-BK7。 !5+9~/; ^ &KH|qRrO ~i^,Z&X: 关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 b<fN,U<k .WOF:Nu4
;2 o{6 1slt[&4N 5. 结果:优化的球面透镜 fR.raI4et *y"|/_
* qyyLU@hd 由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 !4F@ !.GG! 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 ICo Z<;p 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。
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KJ?/]oLr0 #tPy0QH 6. 参数:非球面透镜 :\#]uDT2= YVY(uq)d tORDtMM9+ 第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 }xrrHp 非球面透镜材料同样为N-BK7。 0A~f
^ 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 `).;W n O}x,sG2' 关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 zJ0'KHF}o '.&,.E&{$ F7x< V=4{
S4O:?^28 ,/L_9wV-\ 7. 结果:非球面透镜 DA4!-\bt@ G[yN*C _Q;M$.[zyR 生成期望的高帽光束形状。 \b88=^ 不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 \t&6$"n(B6 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 .+AO3~Dg tX*L_
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r3 {o_w %@M/)"k 8. 总结 o9HDxS$~^ 基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 [dL?N =09j1:''<d 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 s?K4::@Fv 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 <Q-ufF85) J=]w$e ?.P 光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统,如非球面系统。 L{CHAVkV Pq7tNM E 扩展阅读 u&I~%s < | |