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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)
wE6A 7\k%
应用示例简述
2*'ciH37
1. 系统细节
H=<LutnZ
光源
zJCEA
— 高斯激光束
T5e^J"
组件
1tGgDbJU
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统
ix*muVBj.
— 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
X=,6d9,
探测器
0OWL
— 视觉感知的仿真
$.8 H>c
— 高帽,转换效率,信噪比
g~)3WfC$[
建模/设计
DFy1 bg
— 场追迹:
-Qb0:]sV#
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$7A]!
vD26;S.y[a
2. 系统说明
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3. 建模&设计结果
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k|B2@{
不同真实傅里叶透镜的结果:
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9rcI+q=E
V^rW?Do
39D }
4. 总结
1;&T^Gdj
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。
h(N=V|0
vgThK9{m;
理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。
c-*2dV[@
分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。
z<<Tk.65
0roCP=;
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统,如非球面系统。
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'9q6aM/&
应用示例详细内容
c<jB6|.=2
^73=7PZ
系统参数
[ {cC
N`1r;%5
1. 该应用实例的内容
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l &Z(K,6
*Hunp Y
Pfan7fq+
t)r1"oA
2. 仿真任务
tlGWl0V?7Q
KY+]RxX
在之前的案例中,采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中,使用真实的透镜进行替换,该透镜存在多种光学像差。
[hHG.
&yLc1#H
3. 参数:准直输入光源
Kv?;cu!
}4h0bI
zYr z08PJ
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4. 参数:SLM透射函数
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]>8)|]O6n
`%y5\!X
5. 由理想系统到实际系统
N-%#\rPq.
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9L HuS
用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。
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因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。
N^J*!]|
对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。
5;Ia$lm=y
实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。
sykFSPy`'
表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。
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@?a4i
CQ> ]jQ,2
%3G;r\|r]
U~/ID
应用示例详细内容
v#U pw\!
/ O)6iJ
仿真&结果
voh^|(:(TH
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1. VirtualLab中SLM的仿真
uV77E*+7\
]l&'k23~p
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)。
=4> @8=JA
以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。
r*Z_+a8
为优化计算加入一个旋转平面
iZC`z }
6b#~;
P` ]ps?l
^ItAW$T]F
2. 参数:双凸球面透镜
+WLD
'tuBuYD\
wY`#$)O0*
首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。
K~@`o-Z[
由于对称形状,前后焦距一致。
]_#SAhOR)
参数是对应波长532nm。
iNLDl~uU
透镜材料N-BK7。
5!h<b3u>]
有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。
{(0Id !
?(Bl~?zD
+{*)}[w{x
"XB4yExy
k=|K|
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3. 结果:双凸球面透镜
xVTo4-[p
U'M|=I'
W5X7FEW
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。
ay-9c2E
较低的转换效率(56.8%)和信噪比。
# JFYws
一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。
oG\>--
y#e ?iE@
M:(&n@e
>#?iO]).
kQ[Jo%YT?E
4. 参数:优化球面透镜
mtX31M4
k.Gl4 x
z}3di5+P
然后,使用一个优化后的球面透镜。
nF|Oy0
通过优化曲率半径获得最小波像差。
UOJ*a1BM
优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。
b~9`]+
透镜材料同样为N-BK7。
xD^wTtT
q|Fjm]AF
MYu`c[$jZ
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003
{83C,C-
B'#4;R!8P=
$>![wZ3
jJ<;2e~OW
5. 结果:优化的球面透镜
G g(NGT
?-S8yqe
r;'i<t{P
由于球面像差,再次生成一个干涉图样。
1wlVz#f.
转换效率(68.6%)和信噪比一般。
y:C)%cv}*
一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。
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FvAbh]/4
8XlU%a6x
X*)?LxTj
6. 参数:非球面透镜
uct=i1+ fE
V07VwVD
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第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。
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非球面透镜材料同样为N-BK7。
Ej{+U
该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。
4?v$<=#21*
!*5_pGe
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003
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2+o! o
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N6WPTUQ1mF
z>7=k`x`:
7. 结果:非球面透镜
'OG{*TDPu
X8i[fk1.R
hRa\1Jt>a
生成期望的高帽光束形状。
}\>+H
不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。
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非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。
~};]k }
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We\KDU\n
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8. 总结
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基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。
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Z>X9J(=
理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。
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分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。
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lK "'nLL
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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JR])xPI`
扩展阅读
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K4_~ruhr
扩展阅读
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开始视频
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-
光路图介绍
15o9CaQw4"
该应用示例相关文件:
Sw yaYK
-
SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计
h]<GTWj
-
SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真
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AbL5 !'
w8G7Jy
QQ:2987619807
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