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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) i"U<=~ 应用示例简述 /dt'iai~l 1. 系统细节 *r]Mn~3 光源 )uIHonXU — 高斯激光束 Mv^G%zg2 组件 32ae? d — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 (y{nD~k — 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 +jpC%o}C 探测器 C*fSPdg? — 视觉感知的仿真
gC}D0l[ — 高帽,转换效率,信噪比 m1(cN%DBd 建模/设计 )./.rtP|4 — 场追迹: (8/Qt\3jv 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 9dXtugp| {ei,>5K 2. 系统说明 #3o]Qo[Sc *,=WaODO % 2e @zd\ %xWscA%^u 3. 建模&设计结果 {|Pz9a-: KV$J*B Y 不同真实傅里叶透镜的结果: 0kB!EJ<OdG 9Ucn
6[W >J[Wd<~t !rMl" Y[ 4. 总结 ^>f jURR 基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 9#AsSbBpf %<Q?|} 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ET7(n0*P}] 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 |. zotEh :,^pL At 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。 M1f^Lx &]2z)&a 应用示例详细内容 d.3O1TXK [ZP8[Zl'? 系统参数 `kP
(2b gB?~!J? 1. 该应用实例的内容 T8i9 F+@E6I'g hp E? buhn~ c ~4~-^
t 2. 仿真任务 y'<juaw $I7/FZP 在之前的案例中,采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中,使用真实的透镜进行替换,该透镜存在多种光学像差。 *QF3l0& *L9s7RR 3. 参数:准直输入光源 i cf[.
Eqg(U0k0 /WVnyz0 M_2[Wypw 4. 参数:SLM透射函数 rwlV\BU t_q`wKDE `1NxS35u 5. 由理想系统到实际系统 "kKIVlC _F *("
o *My? l75 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 Qj? G KO 因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 r'p;Nj. 对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 WRJ+l_81 实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 S< <xlW 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 gno V>ON0 %3i/PIN _gY
so]S^B h@72eav3+ ?'K}bmdt}. 应用示例详细内容 6$>m s6g% QK\QvU2y 仿真&结果 KLXv?4! Wx&AY"J
1. VirtualLab中SLM的仿真 )Xa`LG=| 'f<0&Ci8 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)。 9jiZtwRpk 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 i_ 4FxC4 为优化计算加入一个旋转平面 XQ<2(}]4 IC9:&C[ 2F3IC >Ge&v'~_| 2. 参数:双凸球面透镜 LS?hb)7 %#NaM\=8v vhEPk2wD, 首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ~\K+)(\SNp 由于对称形状,前后焦距一致。 WZRrqrjq 参数是对应波长532nm。 f3-=?Z 透镜材料N-BK7。 Q/iaxY# 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 TeQWrms TD,W *(b A$W,#`E ]?^m;~MQZ q:-8W[_ &:8a[C2= 3. 结果:双凸球面透镜 xrO:Y!C? WB5[! !5 %c`4 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。 G3 #c 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 #:{PAt 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 D<}KTyG] HPpKti7g Qm,|'y:Tg j0o_`` +"T?., 4. 参数:优化球面透镜 hti)<#f R#Id"O 'HkV_d[li 然后,使用一个优化后的球面透镜。 UBi0
/ 通过优化曲率半径获得最小波像差。 (C,PGjd 优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 &~G>pvZ 透镜材料同样为N-BK7。 9pStArF?F0 +WK!}xZR w^NE`4 - 关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 sju. `f>-r $PstThM LwkZ (Tt
,S:LhgSP 5. 结果:优化的球面透镜 #=5/D@ >I8R[@ z`xdRe{QP 由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 JpxJZJ 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 (5;w^E9*n; 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 %Ox*?l _ yFshV\ Dx/?0F7V S*IF/ fu 6. 参数:非球面透镜 %IW=[D6Tg i=.zkIjSh EP'2'51 第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 2ME3= C 非球面透镜材料同样为N-BK7。 <:2El9l! 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 L/"XIMI*Xg
b(I-0< 关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 W7S`+Pq pqBd# VW I{ wC ?^Q!=W<7 bB->\ 7. 结果:非球面透镜 D^]7/w:$- 5<GC hoD (G X 生成期望的高帽光束形状。 YbND2i 不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 +tkDT@ ` 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 0j7W\'!t 35?et-=w H.hF`n /d&zE|! ^9%G7J:vGO 8. 总结 vtK Qv Q 基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 81O`#DfZ MVs@~= 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ZC@ 33Q( 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ly7\H3 0hnN>? 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。 !<Ma9%uC{ 93$'PwWgiF 扩展阅读 Q.>@w<[!L Waj6.PCFm 扩展阅读 3E$M{l 开始视频 xqs{d&W - 光路图介绍 3~;LNi 该应用示例相关文件: PB_+:S^8 - SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 Kp'_lKW)]q - SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真 k(pI5N}pJZ
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