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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) HH+R47%* 应用示例简述 _l]`Og@Y 1. 系统细节 c 2j?<F1 光源 'TpW-r: — 高斯激光束 6W$ #`N> 组件 <$Q\vCR — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 )3v0ex@Jl — 不同的傅里叶透镜设计(球面,非球面) 具有不同的性能和像差 mLX1w)=r 探测器 pv039~Sud — 视觉感知的仿真 AfW63;kH — 高帽,转换效率,信噪比 ):?ype> 建模/设计 ~a m]G0 — 场追迹: 1;r^QAK& 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 zMb7a_W 0(#HMBE8 2. 系统说明 ;`g\T u Rt~Aud[
-H~g+i*J u.iFlU 3. 建模&设计结果 ^qqP):0y1V [9UKVnX.V 不同真实傅里叶透镜的结果: )a,-Hc:Vz E(tdL,m'
!OM9aITv[ */xI#G,O+
4. 总结 Dr6"~5~9w 基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ~jAOGo/&6 b6_*ljM 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 )xCpQ=nS 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 (u85$_C pcNVtp'V 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。 #C|:]moe 7|PpAvMF 应用示例详细内容 XG<J'3 I^/Ugu 系统参数 {y<[1Pms f2[z)j7 1. 该应用实例的内容 a{Y:hrd:Z %*OKhrM w( `X P @;_r`AT7 //KTEAYyy# 2. 仿真任务 Q6Q>b4 .3 ]7zDdI|
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。 KrVF>bq+ is{I5IR\/ 3. 参数:准直输入光源 {>OuxVl??k VY<v?Of
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liFNJd`|o+ 2N)=fBF%- 4. 参数:SLM透射函数 }aXc,;Ps srx`"
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"m})~va 5. 由理想系统到实际系统 }r`!p5\$K0 V'pNo&O= Jjik~[<q: 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ih2H~c>O 因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 n?@3R#4D3 对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 B:ddlxT$ 实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 >!A&@1[M 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 EiI3$y3;
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;E:ra_l )!3XM 应用示例详细内容 bjPI:j*XU hnL"f[p@gC 仿真&结果 3nd02:GF Um;ReJ8z 1. VirtualLab中SLM的仿真 /#9O{) Po&gr@e.V 由于可以嵌入组件,VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜,真实透镜等)。 B9iH+
]W 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 wED~^[]f 为优化计算加入一个旋转平面 W>dS@;E 9+@_ZI- 5'\/gvxIC ho#]?Z# 2. 参数:双凸球面透镜 eL^,-3JA(] :~:(49l !#3#}R.$Fl 首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 6 )0$UW 由于对称形状,前后焦距一致。 vkE6e6,Qc 参数是对应波长532nm。 %&Z!-k( 透镜材料N-BK7。 dSsMa3X[n 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 P~;NwHZ?k vb9G_Pfz
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R])u5c' 7\JRHw 3. 结果:双凸球面透镜 Y!i4P#4+q
?.|qRzWL p4<&N MG 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加,干涉图案的出现时由于像差造成的。 g[-'0d\1 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 |w6:mtaS 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 r4Pm
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nEQw6q~je 4. 参数:优化球面透镜 p:k>!8.Qho h:"<x$F } UHuFff, 然后,使用一个优化后的球面透镜。 r@"Vbq% 通过优化曲率半径获得最小波像差。 #p*{p)]HiA 优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 #`);UAf 透镜材料同样为N-BK7。 3tS~/o+]
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Tp;) /JtKn*?}:> 关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 _4owxYSDke 50l=B]M
Pf]6'?kQ 0>Z/3i&?< 5. 结果:优化的球面透镜 vxZvK0b620 8D)*~C'85E KxGK`'E'r 由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 4B-v\3Ff 转换效率(68.6%)和信噪比一般。
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一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 /AjGj*O
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[US.n+G6 ;?yd;GOt) 6. 参数:非球面透镜 )<1M'2 'd|_ i6:y& 9@Cqg5Kx' 第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 $vTU|o>| 非球面透镜材料同样为N-BK7。 [FAoC3 k-h 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 r_-iOxt~5 hCc_+/j| 关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 BB|w-W=Kd gUy >I( o\g",O4-
y_Bmd :p=IZY 7. 结果:非球面透镜 z./u;/: x
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2]~- iU~oPp[e 生成期望的高帽光束形状。 +smPR 不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 g&\A1H 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 <lB^>Hfu T,!?+#
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ZvkO#j b9%hzD,MR 8. 总结 rKg5?. 基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 m.&z:`x[ ](aXZ<, 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 <FRYt-+ 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 bs
kG!w C^2Tql 光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统,如非球面系统。 -Z-|49I/mN &+xNR2"; 扩展阅读 va:5pvt2& }(hx$G^M 扩展阅读 (c axl^= 开始视频 dArg'Dc4 - 光路图介绍 G9 ;X=c 该应用示例相关文件: ,*+F*:o(m - SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 lOCMKaCD - SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真
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