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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) LE8<JMB 应用示例简述 qi,) l*?f 1. 系统细节 G WIsT\J 光源 *cb|9elF^ — 高斯激光束 rt+4-WuK> 组件 7H3v[ f^Q — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 @Go_5X( — 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 z&%i"IY 探测器 T)mQ+&| — 视觉感知的仿真 ?6:qAFw — 高帽,转换效率,信噪比 P~\rP6
; 建模/设计 H~j@n!) — 场追迹: ztO)~uL 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 +dCDk* /m A 6S0dX 2. 系统说明 6(8F4[D {W,5]-
9\_s&p=:. J8:s=#5 3. 建模&设计结果 ]Fy'M xvTtA61Vp 不同真实傅里叶透镜的结果: mo| D e gq,)6>
vvxxwZa=O t=P+m 4. 总结 xTAfVN 基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 2b$>1O&2 Orq/38:4G 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 'NtI bS 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 {>ba7-Cy+y ~wa4kS<> 光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统,如非球面系统。 .\XRkr'- E22o-nI?1 应用示例详细内容 OWvblEBF oZ%uq78#[% 系统参数 ~}_^$l8#-Q P'<i3#;7X 1. 该应用实例的内容 lju5+0BSb )O[8 D 2|,$#V= Lvf<g}?4 TQn!MUj/^ 2. 仿真任务 45JL{YRN s$#64"F 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。 t1Ts!Q2 -m`|S q 3. 参数:准直输入光源 iWt%Boyi _`?0w#>0
g}+|0FTV q'jOI_b 4. 参数:SLM透射函数 FF8jW1 Vl^x_gs#_]
IUOf/mM5 5. 由理想系统到实际系统 Q6(~VvC- WDw<kX 6p <f7 O3 > 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 =i)%AnZ^9 因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 ^(;x-d3 对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 gclj:7U 实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。
:a*>PMTn 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 ':4ny]F
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oywPPVxj ?62zv[# 应用示例详细内容 ;<i
u*a DGJ:#UE 仿真&结果 ?^|[Yzk hE:~~ox 1. VirtualLab中SLM的仿真 M{L<aYe @*hv|zjs 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)。 QbdXt%gZe 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 URVW5c 为优化计算加入一个旋转平面 }d5]N qK'mF#n0# UA.Tp [u 0s`6d; 2. 参数:双凸球面透镜 ]{tWfv|Xg8 8g=O0Gb
7T[L5-g 首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 jZIT[HM 由于对称形状,前后焦距一致。 `)O9
'568 参数是对应波长532nm。 IEm?'o: 透镜材料N-BK7。 z"6o|]9I 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 lZwjrU| _ Hl$qmq
+/&rO,Ql ;*5z&1O
%>K(IRpMW `pbCPa{Y 3. 结果:双凸球面透镜 U,b80%k: }'<Z&NW6 $idToOkw 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加,干涉图案的出现时由于像差造成的。 3+>R%TX6i< 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 p cD}SY 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 *`OXgkQ v_5O*F7)
A#$l;M.3R f.ua,,P.
/;_$:`|/ 4. 参数:优化球面透镜 <2*+Y|Lk2 mTH[*Y, ~JZLWTEe 然后,使用一个优化后的球面透镜。 #NT~GhWFf 通过优化曲率半径获得最小波像差。 i8<5|du&? 优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 8k{XUn 透镜材料同样为N-BK7。 TFbc@rfB ~RLjL" nILUo2e~ 关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 f$ /C.E :V8oWMY
v*excl~ {(-TWh7V 5. 结果:优化的球面透镜 ~ DLxIe Y+S<?8pA bIt{kzuQC 由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 <mLU-'c@ 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 F\+9u$= 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 937<:zo:
jhG6,;1zMI
`iuQ.I (N}\Wft% 6. 参数:非球面透镜 El`G<esX @bkSA a&)$s; 第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 6wiuNGZb 非球面透镜材料同样为N-BK7。 I2{zy|& 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 eJOo~HIWQ (4l M3clF 关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 _uh@fRyh ;).QhHeg> q+YK NXI
.Xta;Py|J !H^R_GC 7. 结果:非球面透镜 g[2[
zIB= 1iY?t 1g!%ej
jd 生成期望的高帽光束形状。 aLevml2:T 不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 c1%ki%J# 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ue
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az:lG(ZGw ^oHK.x#{ 8. 总结 x@@k_'~t% 基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 \LS s@\$
g 'vIVsv<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。 ELV$!f|u 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 =>C3IR/ UJX5}36 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。 AQBr{^inH| <CP't[ 扩展阅读 h1_KZ[X wCr+/"t 扩展阅读 `H;O! ty&d 开始视频 3Z)vJC9' - 光路图介绍 +>h'^/rAE 该应用示例相关文件: N'5!4JUI - SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 47/YDy% - SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真 $uNYus^vS d 7QWK(d <
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