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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) 5yO#N2jY\ 应用示例简述 v#T?YK 1. 系统细节 T7WZ(y
3C 光源 mfp`Iy"}+ — 高斯激光束 }+QhW]nO{F 组件 w|K(>5nz — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 WsK"^"Z — 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 Dn{19V.L 探测器 f6dE\ — 视觉感知的仿真 R?={{+O — 高帽,转换效率,信噪比 ;N> {1 建模/设计 3=G5(0 — 场追迹: }tl8(kjm 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 eKU@>5 +0JH"L5! 2. 系统说明 o q'J*6r b'Piymx
Sx4UaV~" p8}5x 2F 3. 建模&设计结果 ]w&?k:y> <(6-9(zHa 不同真实傅里叶透镜的结果: E-7a`S jmZ|b6
#4|i@0n}D )sz2 9
4. 总结 pyb}ha 基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 04T*\G^:= hj m.Ath 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 BW(DaNt^ 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 41fm} qkR,<"C|` 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。 VE S4x%r= Xj@
应用示例详细内容 [gg7Z|Hu vY+_tpuEH 系统参数 LBiv]3 zdpLAr 1. 该应用实例的内容 T\b";+!W 4-?`# ^VLUZ M $5%QM} :R _#'i 2. 仿真任务 <=GzK:4L aR(Z~z;C 在之前的案例中,采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中,使用真实的透镜进行替换,该透镜存在多种光学像差。 ,h)T( w
_6Y+ 3. 参数:准直输入光源 6O|\4c; ;?L[]Ezzt
;0_J7 W U4vb 4. 参数:SLM透射函数 ]F)-}
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^zluO 5. 由理想系统到实际系统 Q!A3hr$IF G<WDyoN=O _F$t#.o 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 HZQ3Ht 3Vh 因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 zZjLt1 对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 {p_vR/yN 实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 %dWFg<< | 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 +>9^])K|
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JU,ROoz( vgbjvyfN 应用示例详细内容 `/j|Rb|eow {O,M}0Eg 仿真&结果 (,9cCnvmYU :g:h 0'G 1. VirtualLab中SLM的仿真 ~^5n$jq `h{mj|~ 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)。 9h0,L/;\ 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 WHj4#v( 为优化计算加入一个旋转平面 x]01j4HJ pj-HLuZR tJF~Xv2L! Z.OrHg1 2. 参数:双凸球面透镜 U:p"IY#% yt#;3 =4\~M"[p 首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 lJ1xx }k{U 由于对称形状,前后焦距一致。 (<~R[sT| 参数是对应波长532nm。 3 &Zx*: 透镜材料N-BK7。 ?RAR 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 *RE-K36m|u SIVLYi
nKJ7K8) bRe *(
W>s9Mp ~W2&z]xD 3. 结果:双凸球面透镜 bh6wI%8H ,
p=8tf# !*.
nR(>d 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。 P\0%nyOG(% 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 .wOLi Ms 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 6i=wAkn_J c'TLD!^hB
72.IhBNtT BU{V,|10a
_llaH 4. 参数:优化球面透镜 2s ,n!u
Fd y:zT1I@> b'"% 然后,使用一个优化后的球面透镜。 BjJ gQ`X 通过优化曲率半径获得最小波像差。 i4Cb&h^ 优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 `%I{l 透镜材料同样为N-BK7。 w[[@&T\` zd]L9 _ yk6UuI^/ 关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 g' U^fN !+ hgKZ]
W G r\R 3;gtuqwD$ 5. 结果:优化的球面透镜 U4pvQE.m< R@aT=\u+ =9MH 由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 ^K[tO54 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 j !n> d 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 )yAPYC
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k~F/Ho+R& 3goJ(XI 6. 参数:非球面透镜 `W S
/Loe y
. M$D 第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 + zPg`/ 非球面透镜材料同样为N-BK7。 _(
Cp 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 )q-!5^ak t!C-G+It 关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 h"S/D[ X;RI7{fW%X !+l,
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g5\B- 3{ !A0bbJ 7. 结果:非球面透镜 QX|K(`of KPqI( :M`BVZ1t 生成期望的高帽光束形状。 5E|2S_)G 不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 }H.vH 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ,FO|'l bm?TMhC
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31Du@h8YX e/Y+S;a 8. 总结 2F{IDcJI\ 基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 r"{1H [i _x
1 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 |XZf:}q5: 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 "TI?
qoz I78pul8! 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。 ?Fv(4g -]%@,L^@ 扩展阅读 (5
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W7v @I:&ozy }= 扩展阅读 ,Fiiw 开始视频 u>Hx#R<*% - 光路图介绍 @su,w,xLS 该应用示例相关文件: %4J?xhd - SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 rK wkj) - SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真 !vw0Y,F& k9]n/ ;GSj}Nq QQ:2987619807 $la,_Sr
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