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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) lm8<0*;, 应用示例简述 9w<k1j 1. 系统细节 ^S:I38gR#q 光源 H<Zs2DP` — 高斯激光束 U]Fnf?( 组件 R:y u — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 &; [0.:; — 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 Tffdm 探测器 MZt&HbD- — 视觉感知的仿真 NKYHJf2?x — 高帽,转换效率,信噪比 +7Qj%x\ 建模/设计 @4wN-T+1 — 场追迹: 7&2CLh 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 Lpk`qJ T^@P.zX 2. 系统说明 m }\L i] D26A%[^O
/t04}+,e^ ,-)ww: 3. 建模&设计结果 vPsf{[Kr to#T+d.(v 不同真实傅里叶透镜的结果: n ==+NL oF.H?lG7`
jN%+)Kj0C) 15cgmZsS 4. 总结 "v+%F 基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 +IM6 GeH $ItPUYi"; 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 98%6Z8AS6U 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 -O6\!Wo=- *oru;=D@8 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。 E#`JH hQLh}}B 应用示例详细内容 70E@h=oQ Dl_SEf6b 系统参数 CW@G(R @,SN8K0T 1. 该应用实例的内容 h<FEe~ vW03nt86 <Q?_],ip Iq(;?_ N4wMAT:h 2. 仿真任务 $F~hL?"? (Ek=0;Cr 在之前的案例中,采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中,使用真实的透镜进行替换,该透镜存在多种光学像差。 6EkD(w 5YgUk[J 3. 参数:准直输入光源 b*o,re)Dj K9Bi2/N
uH8`ipX YbE1yOJ&m 4. 参数:SLM透射函数 "dBCS AK5$>Pkvk
9p9-tJfH. 5. 由理想系统到实际系统 ` L?9-)m<f Q)ZkUmW x^JjoI2vf 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 W'M\DKJ? 因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 D(gpF85t 对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 0%5x&vx'S 实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 -~imxPmZ 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 g bwg3$!9
me/ae{ (?pn2- Ip
.X(ocs$} _Rnq5y 应用示例详细内容 parC~)b_ ]<\; -i) 仿真&结果 0-w^y<\ ^9I^A!w= 1. VirtualLab中SLM的仿真 "ktC1y1 Ue0Q| h 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)。 k0R;1lZ0n 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 R7!^ M 为优化计算加入一个旋转平面 <jRs/?1R Y&_1U/}h O5p]E7/e P1mPC 2. 参数:双凸球面透镜 AAt<{ ?#X`Eu #]5|Qhrr+ 首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 Ig6>+Mw 由于对称形状,前后焦距一致。 jZ>'q/ 参数是对应波长532nm。 ICgyCsZ, 透镜材料N-BK7。 ^NTOZ0x~# 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 |d1%N'Ll $MG. I[h
0yxMIX U-EX)S^T[{
ywV8s|o #Rdq^TGMi; 3. 结果:双凸球面透镜 c=p @l<) Cz_chK4 {1
94u%' 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。 lYu1m 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 '2%/h4jY 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ~f2zMTI| \HOOWaapN
&xqr&(o V ;)q?ZHg
R`:NUGR 4. 参数:优化球面透镜 0|:Ic, oa?eK _k@{>
?(a 然后,使用一个优化后的球面透镜。 W+~ w 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ^9UF
Pij" 优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 *<! W k\ 透镜材料同样为N-BK7。 xW,(d5RtZ VBssn]w pstQithS 关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 5Ffz^;i EhybaRy;C
X?.bE!3= $E4W{ad2jW 5. 结果:优化的球面透镜 QWf)5S 0\jOg Tf"DpA!_ 由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 [lA[wCw 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 5@Q4[+5&_ 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 %f&(U/
L/GM~*Xp(O
<5(8LMF :u{0M& 6. 参数:非球面透镜 iEki<e/ |7/B20 @X/S
h: 第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 Rhx7eU#& 非球面透镜材料同样为N-BK7。 *ftJ( 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 E!VAA= vd /_`l.D 关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ('uYA&9 ]+':=&+: RQU5T 2,
5!Z+2Cu] .tN)H1.:B 7. 结果:非球面透镜 ojVpw4y. 0mj=\ j H8K<.RY 生成期望的高帽光束形状。 :<&}/r 不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 X{#@ :z$ 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 %1VMwqC]E d!KX.K\NM,
D-3/?"n
>W'SG3Hmc fsjA7)/ 8. 总结 hDlk! #* 基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 \Zf&&7v 31>k3IP& 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 0uU%jN$ 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 [l#WS E}@8sY L 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。 C3@.75-E @?B=8VHR 扩展阅读 {C]M]b*F6( ;wQWt_OtuJ 扩展阅读
}aNiO85 开始视频 ZVp\5V* - 光路图介绍 0!vC0T[ 该应用示例相关文件: N^
D/}n - SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 z{#F9'\& - SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真 uaPBM<
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