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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) +w]#26`d 应用示例简述 L/ibnGhq] 1. 系统细节 &qg6^& 光源 aH."|
*. — 高斯激光束 &/UfXKr 组件 3&})gU&a — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 5/n L[4Z — 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 2om:S+3)2 探测器 r&8aB85 — 视觉感知的仿真 iz-z?)% — 高帽,转换效率,信噪比 d?X,od6 建模/设计 <?B3^z$ — 场追迹: l[i4\ CT 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 4\-11!'08 mce qZv 2. 系统说明 >gp53\ a,oTU\m
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B$rhsK% E&cC2(w 3. 建模&设计结果 v Z]j%c@ f%EHzm/V 不同真实傅里叶透镜的结果: %@C8EFl%3 I^A>YJW
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Z3KO }T$BU>z33N 4. 总结 d\>XfS 基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 8D)1ZUx7` ~RVlc;W 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 m
OUO)[6y 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 i_N8)Z;r c#{|sR5 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。 Ac U@H0 8zHx$g 应用示例详细内容 +&7V@ [w<_Wj 系统参数 S~:uOm2t\ g "Du]_, 1. 该应用实例的内容 O=bkq} z` 6$p1U :N<Qk 1"CWEL`i 2?7ID~\ 2. 仿真任务 PsUO8g'\ (!fx5&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。 Ydrh+ BGi'UL, 3. 参数:准直输入光源 o}r_+\n yn!;Z._
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:TM|5L 4. 参数:SLM透射函数 h^rG5Q e^N~)Nlj
`5- ;'nX 5. 由理想系统到实际系统 b * \
oQ ;!f~ \h'7[vkr 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 X[h{g` 因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 kO}%Y?9d 对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 Io<T'K 实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 e~
OrZhJ=_ 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 wowf1j-
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>[wxZ5)) k'%yvlv 应用示例详细内容 =_=%1rI~ Mhn1-ma: 仿真&结果 xkFa O-7)"
1. VirtualLab中SLM的仿真 !+$QN4{9 j.6!T'$| 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)。 j7E;\AZ^ 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 CC^]Y.9 为优化计算加入一个旋转平面 _YlyS )#@ g~-IT&O '2Zs15)V 3}V (8 2. 参数:双凸球面透镜 3c#^@Bj(-e $W}:,]hoj *\#<2 QAe 首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ,5<AV K-#Q 由于对称形状,前后焦距一致。 *VXx\& 参数是对应波长532nm。 *>?N>f" 透镜材料N-BK7。 q'7.lrKwa> 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 LkHH7Pd@ 6@lZVM)E
*MfH\X379 }U=}5`_]D
"4xo,JUf I/upiq y 3. 结果:双凸球面透镜 WYRC_U7 4E=QO!pVv S=S/]]e 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加,干涉图案的出现时由于像差造成的。 o_=4Ex
" 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 VWt=9D; 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 E4\HI+ ;~r- P$kCY
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.nEMd/pX 4. 参数:优化球面透镜 ?#<'w(^%# eu)""l dpchZ{ 然后,使用一个优化后的球面透镜。 l#]#_ 通过优化曲率半径获得最小波像差。 d^54mfgI 优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 -]}#Z:& 透镜材料同样为N-BK7。 }vx
4 6 z@ZI$.w vq9O|E3 关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 s^6,"C 6yUThv.G#
W,,3@: 2h<_?GM\s 5. 结果:优化的球面透镜 P()n=&XO6 .PT7 y+$vHnS/jC 由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 [oBRH]9cq
转换效率(68.6%)和信噪比一般。 /g%RIzgW 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 E}%Pwr
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sqF.,A, }jce5E 6. 参数:非球面透镜 r$M<vo6C '-~J.8-</ t:oq't 第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 uk WL3 非球面透镜材料同样为N-BK7。 8kd):gZKZ 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 "g"%7jK 0S+$l 关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 +7lr#AvU/ fTX|vy<EMI =d~pr:.F
J?t(TW6E :.BjJ2[S 7. 结果:非球面透镜 &.yX41R Zn*W2s^^{ DH$Nz 生成期望的高帽光束形状。
\%]lsml 不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 d'Dd66 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 41.xi9V2 Q>\DM'{:4
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Wy1.nn[ @kT@IQkri 8. 总结 kDR5kDiS 基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 (VC Jn<@@ X$t!g` 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 48;b 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 C!v%6[ ?mVSc/ 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。 ]H`pM9rC Mxd7X<\$ 扩展阅读 bq5we*"V DV({! [EP 扩展阅读 {SZv#MrK 开始视频 Mbly-l{| - 光路图介绍 hDoFF8)c 该应用示例相关文件: \SgBI/L^ - SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 &(o&Y - SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真 |Zo36@s B'y)bY'_dS K1;b4Sl?A QQ:2987619807 u
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