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基于SLM光束整形系统中光学系统像差的研究
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infotek
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)
/^jV-Z`
应用示例简述
?yq $ >Qba
1. 系统细节
A]WR-0Z7
光源
+bC=yR
— 高斯激光束
YYzl"<)c
组件
d7)EzW|I;
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统
/CT g3Q"KQ
— 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
.on}F>3k$
探测器
A"PmoV?lAm
— 视觉感知的仿真
]|#%`p56
— 高帽,转换效率,信噪比
x[w!buV0\
建模/设计
hZ;[}5T\<S
— 场追迹:
~UhTy~jya
基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。
iAWd 9x
5kju{2`GF
2. 系统说明
]DV=/RpJ9B
d0"Xlleld
Jd0I!L
UrhSX!g/A>
3. 建模&设计结果
5[\LQtM
Co%EJb"tk
不同真实傅里叶透镜的结果:
s<;kTReA
N*CcJp{Q
rcx'`CIJ
gWZzOH*
4. 总结
\as^z!<
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。
%=t8
NZh\{!
理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。
DGY?4r7>y
分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。
ra[*E4P9L*
,%uK^U.zk
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。
)?zlhsu}1;
=iEQE
应用示例详细内容
U<"@@``+N
mO1r~-~AJ
系统参数
O 6}eV^y
)t#v55M
1. 该应用实例的内容
E2Jmo5yJR
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K>a+-QWK3
1[&V6=n
]g0h7q)79
2. 仿真任务
Munal=wL
i;GF/pi
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。
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j$u=7Z&E
3. 参数:准直输入光源
hfBZ:es+
~t ` uq
-{tB&V~+v
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4. 参数:SLM透射函数
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|'R^\M Q
D') m8:>
5. 由理想系统到实际系统
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>cE@m=[
n=+K$ R
用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。
k ='c*`IE
因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。
(r ]3tGp
对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。
!B#Lea
实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。
{}W9m)I
表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。
<.HDv:
Zc<fopi h
>n^| eAH
<Z -d5D>
~}g"Fe
应用示例详细内容
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仿真&结果
'0juZ~>}
4 )U,A~!
1. VirtualLab中SLM的仿真
-q}c;0vL-a
e9 `n@
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)。
N!u(G
以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。
[It E+{U
为优化计算加入一个旋转平面
^-24S#KE
!RJuH;8
$<~o,e-4
#:5vN-9?
2. 参数:双凸球面透镜
&QoV(%:]
Y~j)B\^{
0CTUcVM#9
首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。
x2KIGG^
由于对称形状,前后焦距一致。
xXJl Qbs
参数是对应波长532nm。
QQB\$[M!Z
透镜材料N-BK7。
EzXGb
有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。
7E-1 #4
20O\@}2q2M
BM@:=>ypQ
UZ`G S$D@
S"/M+m+ ]
is2OJ,
3. 结果:双凸球面透镜
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T/A[C
TCC([
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。
|Zn|?#F
较低的转换效率(56.8%)和信噪比。
xux j
一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。
3miEF0x[
CflGj0oy8
R`_RcHY:
?0{8fGM4
Q}A*{9#|
4. 参数:优化球面透镜
5$(qnOi
C_&-2Z
>sUavvJ~x
然后,使用一个优化后的球面透镜。
#-0}r
通过优化曲率半径获得最小波像差。
G<S(P@ss
优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。
S:*.,zC
透镜材料同样为N-BK7。
A`Nk gVq5:
e)Be*J]4
aBH!K
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003
=lE_ Q[P
E>bK-jG
kb27$4mm
v(=?ge YLo
5. 结果:优化的球面透镜
g3}K
*~t&Ux#hj
8 f""@TTp
由于球面像差,再次生成一个干涉图样。
yc#0c[ZQu
转换效率(68.6%)和信噪比一般。
yBd#*3K1
一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。
GE2^v_
}67lL~L
+/bT4TkML
({GN.pC(
6. 参数:非球面透镜
{z4v_[-2CF
9]{(~=D7
IQ${2Dpg[
第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。
^""Ss
非球面透镜材料同样为N-BK7。
-v'|#q
该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。
O?6ph4'
vZDM}u
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003
#6'x-Z_
!e+^}s
1ZUmMa1(
#- l1(m
^#-i%V%
7. 结果:非球面透镜
-HE@wda
)_m#|U?Rex
0|RFsJ"
生成期望的高帽光束形状。
,)S(SnCF
不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。
+"u6+[E
非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。
XLog+F$`
8PR1RCJ
s+EJXoxw
&!kD81?Mm
8&g`Uy/b
8. 总结
\Ax[/J2aO
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。
mbij& 0
j>OuNeo@4
理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。
0u3"$o'R
分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。
C78V/{
jjT|@\-u
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。
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U_X /
扩展阅读
@@?P\jv~
Vy-kogVt
扩展阅读
zqDG#}3f^
开始视频
5._=m"Pl
-
光路图介绍
Cwb}$=p'
该应用示例相关文件:
Vb _W&Nwd
-
SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计
Y&G]M
-
SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真
F$|Ec9
-naj.omG|
\Y>!vh X
QQ:2987619807
yV'<l .N
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