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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) dj|5'<l2 应用示例简述 BxY t*b% 1. 系统细节 %B3~t> 光源 g(DD8;]w< — 高斯激光束 ?Cq7_rq 组件 cpY{o^ — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 W+nu=iQ! — 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 l{3B}_, 探测器 A5?" — 视觉感知的仿真 7*'/E#M — 高帽,转换效率,信噪比 +)Te)^&v% 建模/设计 ,!ZuH?Z — 场追迹: rCyb3,W 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 R+sT
&d CU$khz" 2. 系统说明 OfsP5*d (iIw}f)w
-!\3;/ Vs>Pv$kW 3. 建模&设计结果 yu?5t?vf dWY%bb 不同真实傅里叶透镜的结果: Iw1Y?Qia @WJ;T= L
,m=F
H?5 *2X6;~ 4. 总结 8$Q`wRt(% 基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 HN47/]"* O--p)\ 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 4.6$m 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 #kg`rrFr )!y>2$20 r 光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统,如非球面系统。 ^({)t NgNGq\! 应用示例详细内容 3f|}p{3 [ X*p
[ 系统参数 6*8Wtq LvG.ocCG 1. 该应用实例的内容 , ,3lH-C 9#LMK 1ge GqFx^dY4* 5Iu5N0cn |1tKQ0jg 2. 仿真任务 =j]y?;7q ]A4=/6`g?b 在之前的案例中,采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中,使用真实的透镜进行替换,该透镜存在多种光学像差。 N_t,n^i9>* \BOoY# !a 3. 参数:准直输入光源 Xj?Wvt 3)OZf{D[
s"(RdJ-, #ydold{F 4. 参数:SLM透射函数 mrGV{ {. <H[w0Z$
01bCP 5. 由理想系统到实际系统 ~f QrH%@ vz^ ] g e8a^"Z`a 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 T+8Yd(:hX 因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 'Kelq$dn# 对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 mq:k|w^6 实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 @uSO~.7 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 D{9a'0J
U }2@ RK# 6JfC3X
mY|c7}>V; a[{qb 应用示例详细内容 N,t9X7G& KbJ6U75|f 仿真&结果 7j&
t{q5 OM'iJB6= 1. VirtualLab中SLM的仿真 +cpb!YEAb 5hs_k[q 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)。 $KcAB0 B8 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 t]c<HDCK 为优化计算加入一个旋转平面 $e^"Inhtqp ulR yt^bx| UlXm4\@ :@w~*eK ~ 2. 参数:双凸球面透镜 f5}afPk )1 <0c@g= )! [B( 首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 goM;Pf
"< 由于对称形状,前后焦距一致。 g&RpE41x 参数是对应波长532nm。 3j#VKj+Uc 透镜材料N-BK7。 #1YMpL 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 <O
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L3]J8oEmU bLT3:q#s
deVd87;@7[ * :"*' 3. 结果:双凸球面透镜 UMcM&yu- a%q,P @8 &BVUK"}P 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加,干涉图案的出现时由于像差造成的。 %<i sdvF 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 U$:^^Zt`B 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 %Z;RY5 1N/4W6
,\`ruWWLb= K#FD$,c~
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? 4. 参数:优化球面透镜 W3i<Unq
288mP]a(v_ &Vj@){ 然后,使用一个优化后的球面透镜。 k?cX fj& 通过优化曲率半径获得最小波像差。 (nqhX<T> 优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 zU5@~J 透镜材料同样为N-BK7。
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3qV^RW& 关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 piIZ*@' XT0-"-q
8%4;'[UV :GvC#2p 5. 结果:优化的球面透镜 '[
c-$X2Ak 2d[tcn$;h] ~XUUrg; 由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 fWP]{z` 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 9G6)ja?W 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 jLFaf#G]
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\^1^|a" 6. 参数:非球面透镜 Y]
1U108 \t{iyUxY ]W3u~T* 第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 1D%P;eUDp 非球面透镜材料同样为N-BK7。 /G5KNSi 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。
Z%#e* O0 =K@LEZZ'/< 关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 E2Sj IR} tFcQ.1 mjOxmwo
l(Y32]Z ?`TQ!m6y 7. 结果:非球面透镜 ]xf89[;0 /@"mQx~[q <mX5VGY9^ 生成期望的高帽光束形状。 hLfWDf*T| 不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 r6j[C"@ 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 >MJ%6A> ?;=7{Ej
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2?(/$F9X, do`'K3a" 8. 总结 8y<mHJ[B 基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 UXZ3~/L5 O ]:ca=&> 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Gb2|e.z 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 aT/2rMKPF K*^'tltJ 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。 Qc33CA W'Gh:73'} 扩展阅读 lf\"6VIsR Z9mI%sC[( 扩展阅读 '>[ZfT 开始视频 *K>2B99TXu - 光路图介绍 .KYs5Qu 该应用示例相关文件: lBn<\Y!^ - SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 @MQfeM-@ - SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真 ,!SbH kFJ]F |^7 -X *.scw QQ:2987619807 va~:Ivl-)
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