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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) _)~1'tCs}h 应用示例简述 L6DYunh}^N 1. 系统细节 DB65vM 光源 +3o0GJ
— 高斯激光束 *S"RU~1_ 组件 x,]x>Up — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ^_g%c&H — 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 C:}1r 探测器 ok0ZI>=, — 视觉感知的仿真 E?czolNl — 高帽,转换效率,信噪比 eY'nS 建模/设计 `/`iLso&- — 场追迹: </D.}ia 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 |JF,n~n U._fb= 2. 系统说明 dNNXMQ0" Du65>O
s]OZ+^Z fP5i3[T 3. 建模&设计结果 'W4B LAo$AiTUR{ 不同真实傅里叶透镜的结果: ib#rT{e j6RV{Lkr_
nW"O+s3 OylUuYy~j 4. 总结 ]Idwy|eG 基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ybqmPT'|_ *$|f9jVh 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Knqv|jJVx1 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 yP"}(!~m axph]o@ y@ 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。 A{J?I: 8s2y!pn7Q 应用示例详细内容 M>Tg$^lm r7g@(K 系统参数 :wXiz`VH LKp;sV 1. 该应用实例的内容 #n{4f1TZ >
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ar\|D\0V 2. 仿真任务 h&CZN ! 8y<.yfgG 在之前的案例中,采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中,使用真实的透镜进行替换,该透镜存在多种光学像差。 ga/zt-& )mf|3/o 3. 参数:准直输入光源 \%Y`>x. 5I1YB+$}e
;22?-F^ pTG[F 4. 参数:SLM透射函数 Y:O|6%00Y C]8w[)d[`;
_b&26!gl 5. 由理想系统到实际系统 *cCx]C.~ %q3`k#?< _q#pEv 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 @@U 因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 XP
o#qT8n 对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 hBnUpYec 实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 \By_mw 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 YR0AI l:L
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3{|~'5* 应用示例详细内容 4]tg! ks XZ]ji9' 仿真&结果 BRM `/s G^nG^HTo5 1. VirtualLab中SLM的仿真 "*D9.LyM u8KQV7E 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)。 n/(}|xYU 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 G4:\6fu 为优化计算加入一个旋转平面 3%(r,AD %n9ukc~$p !ITM:% ~Yg)8 2. 参数:双凸球面透镜 9#P~cW? S-o)d "1^tVw| 首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 9q$^x/z! 由于对称形状,前后焦距一致。 -ak.wwx\ 参数是对应波长532nm。 X9|*`h < 透镜材料N-BK7。 h7fytO 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 0(Y,Q(JTo& 4[x`\
AQ(n?1LU )@I] Rk?
W`vPf Q njK<}M9 3. 结果:双凸球面透镜 YYFS
({ ibZ[U p? WO9vOS> 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。 AN:s%w2 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 UW8yu.`? 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 2;>uP#1] nTo?~=b
`ql8y ' 9-{ +U,3)
$$.q6 4. 参数:优化球面透镜 VT4>6u} H.XyNtJ }]dzY( 然后,使用一个优化后的球面透镜。 k"gm;,` 通过优化曲率半径获得最小波像差。 BNE:,I*& 优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 eDP&W$s# 透镜材料同样为N-BK7。 +U
J~/XV uwI"V|g%a& u? >x 关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ~E8/m_> rU R'tvF$3=i
.!L{yU, z7XI`MZN^ 5. 结果:优化的球面透镜 [^}bc-9?i
Nb3O>&J *a\x!c" 由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 )K]p^lO 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 >6&Rytcc] 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 k)D5>T
r*mSnPz\q
TAOsg0 +RM!j9Rq 6. 参数:非球面透镜 9eHqOmz E A55! PE6,9i0ee 第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 7_Te-i 非球面透镜材料同样为N-BK7。 QR( ;a: 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 P8h|2,c% Q.jThP`p 关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 &$2d=q8mh 'j{o!T0 dQrz+_
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F 39' _]ZlGq!L 7. 结果:非球面透镜 ct=K.m@E%X x\ #K2 X!~y&[;[C 生成期望的高帽光束形状。 p`\>GWuT! 不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 xH`
VX-X3 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 JQej$=* h,&{m*q&
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?5B?P:=kl tUOY`]0 8. 总结 lcEK&AtK 基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ]gnEo.R }.8yKj^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。 Z
Q*hrgQ 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 /%jX=S.5h< {0+WVZ4u 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。 Q;z!]hjBM ci2Z_JA+ 扩展阅读 { Dm@_& HEc.3 扩展阅读 B:UM2Jl
开始视频 `s+kYWg'Z - 光路图介绍 #1*7eANfr 该应用示例相关文件: 5wAKA`p"z - SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 | X#!5u - SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真 ^ZS!1%1 %LmsywPPp %#&njP QQ:2987619807 -(lP8Y~gFY
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