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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) s}&bJ"!Z 应用示例简述 ?i\B^uB 1. 系统细节 jcCoan 光源 R`Aj|C
z — 高斯激光束 sGDV]~E 组件 #0I{.Wy] — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 fHrt+_Zn| — 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 D;GD<zC] 探测器 a^qNJ?R! — 视觉感知的仿真 sH,kW|D — 高帽,转换效率,信噪比 2s*#u<I 建模/设计 1PaUI#X"2F — 场追迹: ?71+f{s 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 <q)4la bo"%0?3n 2. 系统说明 T[k4lM U;_[b"SW%
3OyS8` `i,_aFB| 3. 建模&设计结果
\u-0v.+| r90+,aLM#? 不同真实傅里叶透镜的结果: :qhpL-ER .Hhh i
{",MCu_V 4!62/df 4. 总结 05Fz@31~ 基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 5F+APz7 Mpue 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 .@)mxC:\K9 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 5cr(S~Q; t22;87&| 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。 3H\w2V QB!~Wh 应用示例详细内容 qIUfPA=/_ R;whW:Tx 系统参数 Z0!5d< ! hd</_# 1. 该应用实例的内容 qL$a
c}` j!~l,::$"X KT|RF M4LP$N zQ?!f#f 2. 仿真任务 `J<*9dq% @[<nQZw: 在之前的案例中,采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中,使用真实的透镜进行替换,该透镜存在多种光学像差。 K`&oC8p k NqS8R| 3. 参数:准直输入光源 qs\2Z@; CHd9l]Rbe
{u{@jp %V&n*3 4. 参数:SLM透射函数 ~I/@i _EnwME{@
r;9 r!$d 5. 由理想系统到实际系统 |Z\R*b" >4Y3]6N0.F *b *G2f^ 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 .M,RFC 因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 I&?Qq k 对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 &wd;EGGT!q 实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 j.~!dh$mg 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 AWjJ{#W>9
N#V.1<Y ,y4I[[
?7:KphFX) rrg96WD 应用示例详细内容 waX>0e v}@xlB= 仿真&结果 7*j
(* K]/4qH$: 1. VirtualLab中SLM的仿真 6-`|:[Q~ HS'Vi9 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)。 -yxOBq 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 4v
p 为优化计算加入一个旋转平面 `k(yZtb d\e7,"L*Q hLJM%on }(a+aHH 2. 参数:双凸球面透镜 MRU7W4W-~/ r|4t aV& *"9><lJ-! 首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 fA'qd.{f^ 由于对称形状,前后焦距一致。 "G>3QL+O| 参数是对应波长532nm。 ]# t6Jwk 透镜材料N-BK7。 EM>}0V 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 Sxjub&= C]^H&
t+oJV+@ _%'},Xd.z
u66XN^ k6`6Mjbc 3. 结果:双凸球面透镜 '=][J_ XC{eX&,2x 3+>G#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。 1[_mEtM:]B 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 e1//4H::t 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 .CP&bJP% UR:aD_h
0G!]= S"9zc
,]
FP[!BUOf" 4. 参数:优化球面透镜 cj11S>D a^ ,(v 5s(1[( 然后,使用一个优化后的球面透镜。 P`r55@af4 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ]v+31vdf:O 优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 >u9Nz0?j 透镜材料同样为N-BK7。 gGfoO[B hsu{ey p oyo(1> 关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 J>d.dq>r .`?@%{
ETs>`#`6o 1;<R#>&,* 5. 结果:优化的球面透镜 mf'V) h gJ[LU| > 6q
2_WX 由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 -G6U$ 转换效率(68.6%)和信噪比一般。
Ov<NsNX] 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 D7_*k%;@
Z|}G6]h
`~eUee3b.~ |7x\m t 6. 参数:非球面透镜 F5S@I; FLEo*9u>b /dnCwFXf 第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 Haqm^Ky$ 非球面透镜材料同样为N-BK7。 [9:9Ql_h 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 $.]l!cmi%Q S*yjee<@ 关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 E!S 78z: <$JaWL EqI(|bFwy
cu+FM ](|\whI 7. 结果:非球面透镜 nB .G [`
sL?&a R:B^ 生成期望的高帽光束形状。 \l~*PG2 不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 s.8{5jVG 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 r&FDEBh ']+Uu'a
=hl }.p
4[N^>qt = j&k6O1_ 8. 总结 8_N]e'WUh 基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 F:a ILx *?MGMhE 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ~g.$|^,.O/ 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 IsR!'%Pu n?V+dC=F} 光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统,如非球面系统。 H=
X|h) o=1X^, 扩展阅读 QE7V.
>J_p ^Ox3XC 扩展阅读 Pi|o` d 开始视频 9?k_y ZV - 光路图介绍 G z)NwD 该应用示例相关文件: W6Y@U$P#G - SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 CD8}I85K - SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真 RD.V'`n"
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