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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) C'7DG\pr 应用示例简述 8bJj3vr 1. 系统细节 b(_f{R7PY 光源 *^oL$_Y — 高斯激光束 FG!2h&k 组件 jd`h)4 — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 5>6:#.f%!e — 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 G^|!'V 探测器 $GR
rT C! — 视觉感知的仿真 ID:
tTltcc — 高帽,转换效率,信噪比 [XE\2Qa8e 建模/设计 )b?$
4<X^ — 场追迹: bj6;>Ezp3( 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 S6g_$Q7 B:Y F|k}T 2. 系统说明 Jmuyd\?,b q|{z9V<
BCfmnE4% L}
"bp 3. 建模&设计结果 $cWt^B' U8.V Rn 不同真实傅里叶透镜的结果: h/Yxm2 j{j5TvsrY
~&aULY?)] I_m3|VCa|t 4. 总结 bcq&yL'D 基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 d6a3\f 8@[S,[ 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 x2sKj"2?@ 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 [Tl66Eyl G6.lRaPu"m 光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统,如非球面系统。 DRpFEWsm mW$Oi++'d 应用示例详细内容 7},oY""8 "O'c.v?{x 系统参数 k`;d_eW 5%N[hd1Ql 1. 该应用实例的内容 Z3yy(D>* F$-f j "jC q_6fr$-Qh TQu.jC gnGh ) 2. 仿真任务 X}xf_3N
" }N}Js* 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。 twu,yC! x`c7*q% 3. 参数:准直输入光源 DZ @B9<Zz{ D>8p:^3g
}L(ZLt8Q )Q62 I\ 4. 参数:SLM透射函数 _9]vlxgtG( :tbgX;tCs5
u]Q}jqiq" 5. 由理想系统到实际系统 S6}_N/;6~ 064k;|>D b*(K;`9)B 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 }`2a>N:
& 因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 eKy!Pai 对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 z{|0W!nHJ 实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 Z.&/,UU:4 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 nw\C+1F
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eAo+w*D( SswcO9JCX3 应用示例详细内容 ;<q2 78{9@\e"0 仿真&结果 2Mk;r*FT ?QmtZG.$ 1. VirtualLab中SLM的仿真 (c)=Do= !(7m/R 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)。 ^8EW/$k 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 g5y`XFY 为优化计算加入一个旋转平面 aoZ |@x :{N*Z }] [.^ol6 aXQS0>G%( 2. 参数:双凸球面透镜 u178vby;l c+&Kq.~K ,@c1X: 首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 tVO}{[U} 由于对称形状,前后焦距一致。 =y-yHRC7 参数是对应波长532nm。 O-HS)g$2 透镜材料N-BK7。 \#(1IC`as 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 J/jkb3 qF4tjza;k
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F$DA/ {.D %SOXw8- 3. 结果:双凸球面透镜 XrM+DQ; g3c<c S^l LT<2 n.S
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。 ]y6{um8" 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 <zR{'7L/ 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 VS/M@y_./ 9c[X[Qc
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ttUK~%wSx 4. 参数:优化球面透镜 \894Jqh a51e~mg Z` 2L1y4nnbwo 然后,使用一个优化后的球面透镜。 ns%gb!FBJX 通过优化曲率半径获得最小波像差。 . 2$J-<O 优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 kW)3naUf< 透镜材料同样为N-BK7。 o3dqsQE% #Z1-+X8P j{OA%G(I 关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 zawu(3?~)5 jcJ 4?
s-#EV e?.j8Q~ 5. 结果:优化的球面透镜 ^T!Zz"/: =}#yi<Lt salC4z3 由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 {ogBoDS 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 qg& /!\ 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 %jzTQ+.%]^
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>t3_]n1e _K9`o^g%PJ 6. 参数:非球面透镜 sNDo@u7 i"}z9Ae~. 04-_ K 第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 8{jXSCP# 非球面透镜材料同样为N-BK7。 uP'L6p5 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 4>=M"DhB M5h
r0R{ 关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 u9"yU:1keb o6MFMA+vi %PYO9:n
Nu6NyYs ^$: w 7. 结果:非球面透镜 FE\E%_K'n7 Ax&!Nz+? h p|v?3( 生成期望的高帽光束形状。 #@B"E2F 不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 G1 "QX 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ByY2KJ7 H ni^S
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Ei_~K'; $\BYN=# 8. 总结 #SHeK 4 基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 [Kwj
7q` `f>!/Zm%9 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 %XGm\p 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 !d N[9} n{;Q"\*Sg 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。 uI-T]N:W8x @GN2v,WA? 扩展阅读 {nV/_o$$ mITB\,,G 扩展阅读 J 6KHc^,7 开始视频 L[Vk 6e - 光路图介绍 Y6v{eWtSn 该应用示例相关文件: 2%pED
xui - SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 EbILAJ - SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真 I_<VGU k +X/a+y- '3b\d:hN QQ:2987619807 m;dwt1'Zw
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