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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) l*v6U'J 应用示例简述 l,I[r$TCf 1. 系统细节 _a~uIGN 光源 6X2~30pdE — 高斯激光束 8?YWE62 组件 /nbHin#we — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 wM]j# — 不同的傅里叶透镜设计(球面,非球面) 具有不同的性能和像差 Z=L~W,0' 探测器 o7qZy |\4S — 视觉感知的仿真 >=T\=y — 高帽,转换效率,信噪比 q ,C)AZ 建模/设计 P?.j
w I — 场追迹: %, Pwo{SH 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 p$qpC$F ,KfBG<3 2. 系统说明 l"C)Ia&/ ;Q1/53Y<
Po
,zTz ls^|j%$J 3. 建模&设计结果 -W#-m'Lvu `4@_Y< 不同真实傅里叶透镜的结果: <0P7NC:Ci b?=>)':f
U{)|z-n _ ?\4k{ET 4. 总结 fsA-}Qc 基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 +&U{>?.u ,h#U<CnP# 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ^GyGh{@,f 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 tn"n~;Bh?: ",qcqG( 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。 FL,av>mV 5Tb3Yy< . 应用示例详细内容 A.5N<$l ]]InD N 系统参数 Ot^<:\<`G 4X()D {uR 1. 该应用实例的内容 "EE=j$8u+ *Dz<Pi^ .5t|FJ]`$ FtEmSKD ThvVLK 2. 仿真任务 o:.6{+|N "I7 Sed7 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。 ftw@ nQNU RfZZqeU 3. 参数:准直输入光源 cP]5Qz jOE~?{8m
5@:c6(5$ qMA K"%x 4. 参数:SLM透射函数 [h3y8O 3Mw2;.rk
a9w1Z4 5. 由理想系统到实际系统 u`Sg' ro iJr 1w&GL$ #U=}Pv~wM 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 _F"o0K!u 因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 v4YY6?4 对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 5W(S~} 实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 2".^Ma^D! 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 --32kuF&(
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E~ MmvMuX]#)
4raKhN" !OO{qw(*g 应用示例详细内容 jDaWmy<ha og! d 仿真&结果 tR;? o,T L'*P;z7< 1. VirtualLab中SLM的仿真 7Lv5@ l5}b.B^w 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)。 X`,]@c%C` 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 N?7vcN+-t) 为优化计算加入一个旋转平面 N@z+h l5 FM>q @ZD/y%e z@_9.n] 2. 参数:双凸球面透镜 LMV0:\> g#=~A&4q f a9n6uT 首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 =36e&z-# 由于对称形状,前后焦距一致。 EK-Qa<[| 参数是对应波长532nm。 Fp`MX>F 透镜材料N-BK7。 Q]?Lg 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ^J([w~& g.cD3N
=>PBdW z_jTR[dY
][b2Q> 6]#\|lds1 3. 结果:双凸球面透镜 Ww
}qK|D +h*.%P}o #*g .hL< 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。 LB)sk$) 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 SSS)bv8m 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 Rj/9\F3H ${/"u3a_
4/Vy@h"A3 D-/aS5wM
6Wos6_ 4. 参数:优化球面透镜 =h083|y> /!r#=enG7 lu GEBPi 然后,使用一个优化后的球面透镜。 I3 %P_oW' 通过优化曲率半径获得最小波像差。 'k9?n)<DW 优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 *L%i-Wg" 透镜材料同样为N-BK7。 4zF|}aiQ (N etn& ]Tje6iF 关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 .?TPoqs7Z h-XMr_F
K|H&x"t 4LCgQS6 5. 结果:优化的球面透镜 ]g>@r.Nc [ imC21U :qx>P_&y}z 由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 O1o.^i$-M 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 &wZ ggp 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 JJvf!]
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A%VBBvk !Q,A#N( 6. 参数:非球面透镜 JlR'w]d M, =A6/D 62BJ;/ ] 第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 `.# l_-U{ 非球面透镜材料同样为N-BK7。 @17hB h 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 AUloP?24 CqXD z 关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 iL-I#"qT, $jYwV0 kRs24=
)shzJ9G mx#H+:}&r 7. 结果:非球面透镜 q%4l!gzF3 Z=O 2tR Co2* -[R 生成期望的高帽光束形状。 dqMR<Nl& 不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 H=vrF - # 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 {cF7h)j r<;bArs-u
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mC 8. 总结 8#%p[TLj 基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 %h**L'~`` 1#AdEd[ 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 eNlE]W,= 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Na^1dn YJw 9 d] 光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统,如非球面系统。 PUB|XgQDY: ]1 #& J( 扩展阅读 4C(v BKl "(}xIsy 扩展阅读 O)MKEMuA 开始视频 LxkToO{ - 光路图介绍 0fvQPs!O 该应用示例相关文件: 4#uWj?u - SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 B$k<F8!% - SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真 'Y+AU#1~H j380=?7 f\"Qgn QQ:2987619807 UXvk5t1
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