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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) oc,a 应用示例简述 Exox&T 1. 系统细节 `Td 0R! 光源 (eI'%1kS< — 高斯激光束 v;X'4/M 组件 vV:eU-a — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 Z |uII#lq — 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 S,LW/:, 探测器 +(VHnxNQs — 视觉感知的仿真 Hq h — 高帽,转换效率,信噪比 bZk7)b;1o 建模/设计 -.:[a3c? — 场追迹: Vd[[< 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 k41lw^Jh 3k;*xjv6@ 2. 系统说明 /i|T \ <;:M:{RZY
_ 97 >h/J{T(P>h 3. 建模&设计结果 eLcP.;Z Q>u$tLX& 不同真实傅里叶透镜的结果: _>B0q|]j4' U@dztX@u
3!^5a%u ]%m0PU# 4. 总结 OwrzD~ 基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Ob2H7! $Ml/=\EHOg 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 nmp(%;<exN 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 IB:Wh;_x wxpE5v+f| 光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统,如非球面系统。 /u{ 9UR[g FLJdnL 应用示例详细内容 hHF YAh
.Ya]N+r* 系统参数 ^EE3E' O.e^?ysp/ 1. 该应用实例的内容 LX[J6YKR S P)$K= /|Za[ .?9+1.` {XiBRs e 2. 仿真任务 TLzg* KHKf+^u u 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。 Z3Os9X9p Ce}wgKzr 3. 参数:准直输入光源 Qfr%BQV {.OBcx
&mDKpYrB AxLnF(eG 4. 参数:SLM透射函数 gbM#jhQ u&1n~t`
6W."hPP 5. 由理想系统到实际系统 LJDX6]4n rVq=,>M9 Ha9A5Ao}0 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 pXPwn( 因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 Urur/_]-% 对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 7$'%*|C. 实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 v;AMx-_WH 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 W+V#z8K
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%m1k^ /Za'L#=R 应用示例详细内容 t=J\zyX! fg"@qE-; 仿真&结果 ZvEcExA- l j*ELy 1. VirtualLab中SLM的仿真 [4sI<aH LS@[O])$' 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)。 Au &NQ+ 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ZYZQ?FN 为优化计算加入一个旋转平面 G^]T T1m'+^?" -q\5)nY QPjmIO 2. 参数:双凸球面透镜 xcr=AhqM +c#:;&Gs oomB/"Z 首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 L{(\k$>' 由于对称形状,前后焦距一致。 ) \Mwv&k1 参数是对应波长532nm。 | iEhe 透镜材料N-BK7。 mz@`*^7? 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ]C^D5(t/cd ~(kIr?^
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V&{w7 3. 结果:双凸球面透镜 9.ZhkvR4A "f\2/4EIl 'gd3 w~ 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加,干涉图案的出现时由于像差造成的。 JViglO1\ 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 &WAO.*:y 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。
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Vzf{gr? 4. 参数:优化球面透镜 CZyOAoc< ;V]EF 2f(5C*~ 然后,使用一个优化后的球面透镜。 l4u@0;6P 通过优化曲率半径获得最小波像差。 &RP!9{F< 优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 bA\TuB 透镜材料同样为N-BK7。 3)v6N_ ;Vc@]6Ck ?P4@U9i 关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 <SI&e/ rhY>aj
x'*,~u eA9U|&o 5. 结果:优化的球面透镜 *A}QBZ vr56
f1 >ijFQ667>j 由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 %
INRds 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 H6?ZE 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 32jOs|<\
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lQQXV5NV 0L10GJ "( 6. 参数:非球面透镜 G|FF 8>a/x , Knsb`1"E^6 第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 k+S+: 5 非球面透镜材料同样为N-BK7。 %98F>wl 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ,GEMc a,` rZ<0ks 关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 AH`D&V ]4SnOSV?S p'1n'|$e
)3v0ex@Jl mLX1w)=r 7. 结果:非球面透镜 n
m(yFX?= Lu\]]m QxvxeK!Y 生成期望的高帽光束形状。 TuY{c%qQ: 不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 Y'"2s~_
Z 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ;SkC[;`J )%%RI_JT
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|Axg}Q| ep<A d 8. 总结 {LTb-CB 基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 #EtS9D'd+ vFY/o,b \ 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 M`\c'|i/ 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 0$l=ME( VA.jt}YGE 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。 AWCzu5ve kH*l83 扩展阅读 K
!8+~[ XP5q4BM 扩展阅读 AC3K*)`E 开始视频 JbzYr]k - 光路图介绍 ~!~VC)a* 该应用示例相关文件: VpMpZ9oM< - SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 *JGm - SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真 A=|LMJMWR
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