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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) )2xE z 应用示例简述 $@_{p*q 1. 系统细节 pet~[e%! 光源 RctU' T — 高斯激光束 PgMbMH
组件 5iVQc -m& — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 l^\(ss0~ — 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 oL]mjo=jN 探测器 i3#'*7f%j — 视觉感知的仿真 Y9F)`17 — 高帽,转换效率,信噪比 (S`6Q 建模/设计 NmJ`?-Z — 场追迹: ~.J,A\F 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 Hou*lCA IV'p~t 2. 系统说明 %}P4kEY B
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3 F@Q^?WV 3. 建模&设计结果 ]jyM@ \<~}o I 不同真实傅里叶透镜的结果: 4S|=/f #02Kdo&Vy
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^-g6 ~2@Lx3t$ 4. 总结 j(iuz^I 基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 uRE*%d> {^#2=`:)O 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 B:<
]Hl$ 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 v?%LQKO 3GF2eS$$P 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。 iib (luKn&826 应用示例详细内容 zvY+R\,in mk!Dozb/ 系统参数 oKA& An 9'nH2,_ 1. 该应用实例的内容 y500Xs[c YuQ~AE'i [84F09HU Iy';x ;#1Iiuh 2. 仿真任务 .m;G$X|3U N2ied^* 0 在之前的案例中,采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中,使用真实的透镜进行替换,该透镜存在多种光学像差。 nPN?kO=] <P_ea/5:| 3. 参数:准直输入光源
#DFV=:|~ .$!{-v[
e$e#NoN kkS~4?-* 4. 参数:SLM透射函数 A(8n cK@jmGj+
c>HK9z{ 5. 由理想系统到实际系统 M6rc!K ~6aCfbu%V
Pm+tQ 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 \(
)#e 因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 +*}{`L-
: 对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 x;LzG t:w 实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 ;@3FF 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 En6H%^d2
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. ]@=es F'JY? 应用示例详细内容 t<j^q`;@v 9Q;c,] 仿真&结果 5D Y\:AF QA#3bFZt1n 1. VirtualLab中SLM的仿真 (:pq77 p|+B3 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)。 |Ic`,>XM 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 DgHaOAdU 为优化计算加入一个旋转平面 2xwlKmI N a4MZ;5
lrWQOYf2 +7V{ABfGl 2. 参数:双凸球面透镜 @n&<B`/ $wB^R(f@ (X[CsaXt 首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 q.#[TI ^ 由于对称形状,前后焦距一致。 S6d`ioi- 参数是对应波长532nm。 w
Y 透镜材料N-BK7。 ->^~KVh& 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 9BEFr/. 5kypMHJm
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h}`!(K^;3 +|iYg/2 3. 结果:双凸球面透镜 )E#2J$TD :O<bA&:d l_tw<`Ep 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。 I<td1Y1q 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ;<
jbLhHwD 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 YgUH'P- cF)/^5Z
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r(J+1@ 4. 参数:优化球面透镜 $?G"GQ!. [#Lc]$ \c v?^AI 然后,使用一个优化后的球面透镜。 6lwta`2 通过优化曲率半径获得最小波像差。 'ly?P8h 优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 vbx6I>\Y 透镜材料同样为N-BK7。 L4u;|-znw "xmP6=1 w]b,7QuNz 关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 u%/fx~t$ acP+3u?r
\0l>q , <ljI;xE 5. 结果:优化的球面透镜 Wz4&7KYY Zv11uH-C A1)wo^, 由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 vK7\JZ> 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 GZS1zTwBL 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 h&.wo !
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Oa;X+ O%g$9-?F0 6. 参数:非球面透镜 ^D^4
YJz %*aJLn+]_R b*a2,MiM 第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 _lzyMEdr 非球面透镜材料同样为N-BK7。 a?|vQ*W 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 Gb[`R}^dq uw\2qU3gk 关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ~DRmON5 M gqXS~K9t iwz
Q9}dHIe1E aQ^umrj@?9 7. 结果:非球面透镜 -9RDr\&`( Fhv/[j^X Mb3}7 @/[ 生成期望的高帽光束形状。 ,B4VT 96* 不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 }$MN|s 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 +3s%E{ ReiB $y6
y;mj^/SxK
Pe C7 !O\;Nua 8. 总结 y\N|<+G+ 基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 m9U"[Huv1E [I4ege> 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 V
f-a'K& 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ^c~)/F/cF o6f_l^+H 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。 k = ?h~n0M =@TQ>Qw%b 扩展阅读 e8YMX&0% S'oGt&Z< 扩展阅读 tm7u^9] 开始视频 3@5=+z~CW - 光路图介绍 2[0JO.K
4 该应用示例相关文件: iU6Gp-<M, - SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 8|E'>+ D_- - SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真 e><5Pr) BBcV9CGU q+B&orp QQ:2987619807 S+TOSjfis
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