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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) y#<MVH 应用示例简述 *<'M!iRC 1. 系统细节 !>(RK"KWq] 光源 "{E qhR~ — 高斯激光束 +-a&2J;J' 组件 J RPSvP\ — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 $>R(W=Q — 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 RkuuogZ 探测器 -/D|]qqHm — 视觉感知的仿真 rxO2js — 高帽,转换效率,信噪比 }#v{`Sn%^C 建模/设计 {S<>&?XB — 场追迹:
?W0(|9 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 =6=_/q2 + q''y 2. 系统说明 +jqj6O@Tjr 4.K'\S
v8I{XU@% #*c F8NV- 3. 建模&设计结果 m~],nl Q0{z).&\(e 不同真实傅里叶透镜的结果: #)`A7 $/, =/+#PVO
>?YNW 3,);0@I 4. 总结 Ra3ukYG[ 基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 8@M'[jT m=b~i^@ 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 C2<CWPn< 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 @("}]/O
V: On1v<SD$[ 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。 )~rB}>^Z `BnP[jF 应用示例详细内容 n+D#k 8{ ]v5-~E! 系统参数 VG*'"y*%w kDB iBNdB 1. 该应用实例的内容 (tl}q3U 2 Y|D'^ t#<KxwhcN c Cxi{a1uo u{bL-a8} 2. 仿真任务 :w?7j_p# IX?ZbtdX$` 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。 F*
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Y [.q(h/b 3. 参数:准直输入光源 -{9Gagy2& zH'2s-.bi
aQcN&UA@ <]8^J}8T{D 4. 参数:SLM透射函数 ,.g}W~S) Q-zdJt
C>*n9l[M~ 5. 由理想系统到实际系统 M^H90GN)X wq4nMY:# 7aQcP 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 p\U*;'hv 因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 >;i\v7 对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 NygI67 实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 (L|}` 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 d.pp3D9/
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K/swT{f 应用示例详细内容 `)[dVfxA yx0Q+Sm1: 仿真&结果 ^'B-sz{{ V:\]cGA{ 1. VirtualLab中SLM的仿真 k!doIMj tF`MT%{Va 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)。 KzkgWMM 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ~tNY"{OV# 为优化计算加入一个旋转平面 k,X74D+ Lp~^*j( 8X~h?^Vz 797X71> 2. 参数:双凸球面透镜 Tiprdvm< wZv-b*4 z{6YC~ 首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 >Me]m<$E; 由于对称形状,前后焦距一致。 Za!w#j%h 参数是对应波长532nm。 -SJSTO[/J 透镜材料N-BK7。 ~Oh=
有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 l7Lj[d<n wsfysat$
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%FlA":W (b|#n|~?YL 3. 结果:双凸球面透镜 u&SZlkf6% Xb+3Xn0}&8 S$K}v,8.sr 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加,干涉图案的出现时由于像差造成的。 k ZK//YN# 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 M;qb7Mu 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 wA r~< fN0bIE
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Bj&_IDs4 4. 参数:优化球面透镜 "!a`ygqpT y.fs,!|%@ %|jzEBz@ 然后,使用一个优化后的球面透镜。 C.HYS S 通过优化曲率半径获得最小波像差。 &>V/X{>$`K 优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 "<*nZ~nE) 透镜材料同样为N-BK7。 F(E<,l2[ A:c]1 |1i]L @& 关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 cdN/Qy 3]_qj*V
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iKR{P6 IwM8#6;S~ 5. 结果:优化的球面透镜 =Pj@g/25u IW] *i?L 0`Gai2\1@ 由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 KJ pj 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 I)rGOda{ 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 \KNdZC?V2
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Lxz wH#-mu#Yl< 6. 参数:非球面透镜 f^u^-l _lNC<7+#h +Tp%5+E 第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 0&Qsk!-B 非球面透镜材料同样为N-BK7。 8Y xhd
. 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 }<.7 xz|V $mD>rx 关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 2pjW,I!` Ny B&uf 1N>6rN
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w\i }R`Irxv4 7. 结果:非球面透镜 w'|&5cS srsK:%` :;q>31:h 生成期望的高帽光束形状。 VkWO} 不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 3y/1!A3 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 U|9U(il %
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^t`f1rGR E3LBPXK 8. 总结 -`Da`ml 基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 0n\^$WY Uld_X\;Q4 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 'xQna+ %h 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 R04.K! iwB8I^ 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。 kpl~/i`4 ;x,+*% 扩展阅读 0GS{F8f~, g)X7FxS,z 扩展阅读 k?o^5@b/ 开始视频 B'<!k7Ewy - 光路图介绍 a5X`jo 该应用示例相关文件: O<4Q$|=&? - SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 N?\bBt@ - SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真
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