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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
2021-11-10 09:25
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)
PV-B<Y
应用示例简述
n&8SB'-r
1. 系统细节
M:oZk&cs
光源
~YXkAS:
— 高斯激光束
;Qidf}:
组件
!ezy v`
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统
4jW <*jM
— 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
,3W,M=j)
探测器
NG?g(
— 视觉感知的仿真
xXCsJ9]
— 高帽,转换效率,信噪比
r |2{(+
建模/设计
7=a e^GKo
— 场追迹:
;<#=|eD2
基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。
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2. 系统说明
) .W0}
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3. 建模&设计结果
0B"_St}3D
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不同真实傅里叶透镜的结果:
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DS ;.)P"
7h`t-6<!q
4. 总结
"Rn@yZV
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。
.M0pb^M
De<i 8/^=
理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。
`E|>K\
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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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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应用示例详细内容
r`e6B!p
U5[r&Y D
系统参数
a0's6C
ysFp$!9Ux
1. 该应用实例的内容
%- Ga^[
=.qPjp_Qd
O$X^Ea7~
@/xdWN!,
u/%Z0`X
2. 仿真任务
Lm+E? Ca
Z<'iT%6+r
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。
iYGa4@/uM
/!U(/
3. 参数:准直输入光源
dRUmC H
L;fz7?_j
Z8Tb43?
@XVx{t;g2
4. 参数:SLM透射函数
?O0,)hro
@]L$eOV_
(^m~UN2@~m
5. 由理想系统到实际系统
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s\(@f4p
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用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。
,My'_"S?
因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。
f'Rq#b@
对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。
'l3 DP
实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。
QV -ZP'e^
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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1";s#Jq
ES)_X:\X?V
zuF]E+
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应用示例详细内容
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仿真&结果
DIgur}q)@
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1. VirtualLab中SLM的仿真
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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)。
]2_=(N\Kt
以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。
4D6LP*
为优化计算加入一个旋转平面
Yw\lNhoPS
@ ZN@EOM$+
lInf,Q7W
9 $^b^It
2. 参数:双凸球面透镜
O2/_$i[F
~6{U^3
}/jWa|)f
首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。
sVe<l mL
由于对称形状,前后焦距一致。
WsT
参数是对应波长532nm。
>|mZu)HIY;
透镜材料N-BK7。
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有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。
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CW FE{
(/ -90u
N9~'\O$'7
3. 结果:双凸球面透镜
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E0.o/3Gw6
BC#O.93`
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。
H!|g?"C
较低的转换效率(56.8%)和信噪比。
o* e'D7
一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。
hRqr
spWo{
5=1Ml50
'f8'|o)
^b 3nEcQn
4. 参数:优化球面透镜
L0Ajj=
:es=T`("A8
li0)<("/
然后,使用一个优化后的球面透镜。
B &3sV+
通过优化曲率半径获得最小波像差。
o3:BH@@
优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。
>` u8(
透镜材料同样为N-BK7。
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]1MZ:]k
u"8KH u5C@
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003
;O~%y'
'=J|IN7WT
E`]un.
j} w
5. 结果:优化的球面透镜
qKE +,g'
%CqG/ol
M|R\[ Zf
由于球面像差,再次生成一个干涉图样。
V6B[eV$D
转换效率(68.6%)和信噪比一般。
)~IOsTjI
一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。
w|4CBll
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T "#DhEM
!e+Sa{X
6. 参数:非球面透镜
@\+UTkl8
l9n$cv^
r4fd@<=g
第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。
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非球面透镜材料同样为N-BK7。
JURg=r]LI
该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。
|)mUO:*
=E:sEw2j
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003
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9fCU+s
}4Q3S1|U
=@nW;PUZ
/K;A bE
7. 结果:非球面透镜
SQN{/")T
|w -s{L3@+
IvI;Q0E-3
生成期望的高帽光束形状。
YVk +zt~S
不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。
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非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。
F5{GMn;j
AP9\]qZ(7
(e9hp2m
7w\!3pv
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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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aw7pr464
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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@;[. #hK
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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r)<n)eXeD
扩展阅读
f%REN3=5K
o Y<vKs^
扩展阅读
'NnmLM(oh
开始视频
/ $'M
-
光路图介绍
=g=Vv"B_
该应用示例相关文件:
@2\UjEo~
-
SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计
3>z+3!I z
-
SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真
Tn$| Xa+:s
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