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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) 2f!oA~|2 应用示例简述 {K9E% ,w 1. 系统细节 %-l:_A 光源 V</T$V$ — 高斯激光束 0'hx w3# 组件 .NT&>X~.V — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 %d0S-. — 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 w4'K2 7 探测器 'D&G~$ — 视觉感知的仿真 >p*HXr|o$ — 高帽,转换效率,信噪比 {{3H\
rR 建模/设计 / D ]B — 场追迹: gJ.6m&+ 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 @WHd(ka! 2NknC>9(\ 2. 系统说明 l~YNmmv _ w.aFaR)04
^,K.)s f hG2 3. 建模&设计结果 ({KAh? j#,M@CE 不同真实傅里叶透镜的结果: ? SP7vQ/ t4@g;U?o
0NtsFPO ZYe\"|x,s 4. 总结 Ro]IE|Fv 基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 #>jH[Q :EwA$`/ 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 T(UYlLe 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 R0mT/h2 |/^aLj^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。 +Nbk\% ~cBc&u:" 应用示例详细内容 e K1m(E.= 0t/y~TrBY 系统参数 SP7g qM rg^\BUa-W, 1. 该应用实例的内容 zXPJ;^Xxa L*01l"5 DUKmwKM"k |akC s<_LcQbt{ 2. 仿真任务 Zmbz-##HQ ~wf~bzs 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。 }0*ra37z> C.)&FW2F_ 3. 参数:准直输入光源 >?W;>EUH liw 9:@+V
fyq]M_5 8+|V!q 4. 参数:SLM透射函数 JJ9e{~0I RrU~"P1C
a-A+.7 5. 由理想系统到实际系统 D2%G.z |z|)r"*\4 v#%>uLl 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 PtQ# 因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 @EP{VV 对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 bOSYr<R& 实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 _HHJw""j 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 aQ&8fteFR
o*wC{VP_ ooU Sb
h[je _^5 b|ksMB>) 应用示例详细内容 oj(A`[ fFZ`rPb 仿真&结果 @)Hbgkdi OZB}aow 1. VirtualLab中SLM的仿真 oF b mz* $:u7Dv}\ 由于可以嵌入组件,VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜,真实透镜等)。 a EFe!_QY 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 18p3 为优化计算加入一个旋转平面 O{ %A&Ui kk_9G-M 1|~#028 |6(qg5" 2. 参数:双凸球面透镜 "l[V%f E ~b$z\|Y *4hOCQ[ 首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 8A8xY446) 由于对称形状,前后焦距一致。 1f@U:<: 参数是对应波长532nm。 0(U3~k6 透镜材料N-BK7。 $~G0#JL 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ~Miin fJn3"D'
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76IALJ00V Z\*5:a] 3. 结果:双凸球面透镜 R(/[NvUb r>Qyc }W@#S_-e8 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加,干涉图案的出现时由于像差造成的。 vA2,&%jw 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 `hK>bHj 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 P$(WdVG @ yg|OA}
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nv_m!JG7 4. 参数:优化球面透镜 XC7Ty'#"KX 0$f_or9T N'eQ>2>O@ 然后,使用一个优化后的球面透镜。 iJdrY6qd 通过优化曲率半径获得最小波像差。 y,y/PyN) 优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 C>JekPeM 透镜材料同样为N-BK7。 OXIu>jF B~V<n&< "5o;z@(
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 &e HM#as 0gv3v@QO
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l !!-}ttFA 5. 结果:优化的球面透镜 _gPVmGG ;"d ,~nLn VW{aUgajO 由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 Y-Ziyy 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 [D<RV3x9 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 h\D_
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NK #514a(6 6. 参数:非球面透镜 hapB! ~M? u_}`y1Xu# RI[7M ( 第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 q9>Ls-k 非球面透镜材料同样为N-BK7。 l5ZADK4 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 &jXca| wAR 5';/@M 关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 1AV1d%F jy\W_CT y+
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!q~X*ZKse T@K7DkP@ 7. 结果:非球面透镜 z9k*1: p|&ZJ@3 _Hz~HoNU 生成期望的高帽光束形状。 X[GIOPDx 不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 a'
IX yj 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 SWNU1x{,c\ jgo e^f
4c5^7";P
fs2mN1 b{~fVil$y 8. 总结 ]k[Q]:q 基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 k%EWkM)? :Az8K ) 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 yPf?"W 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 _-4n~( 2x7(}+eD 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。 \]Y\P~n 4)3g!o? 扩展阅读 d u.HSXK (w5u*hx 扩展阅读 VqcBwJ!?p 开始视频 Zvd ;KGO(a - 光路图介绍 D+|
K%_Qq 该应用示例相关文件: $Nj'OJSj% - SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 -rEeKt - SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真 X4d Xm>*?= Nc
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