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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) wDv G5 应用示例简述 ld7B!_b< 1. 系统细节 Vq IzDs 光源 UGb<&) — 高斯激光束 B&M-em= 组件 38 -vt,| — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ~0 PR>QJ — 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 4#D<#!]^ 探测器 UyUz_6J — 视觉感知的仿真 \Zgc
[F — 高帽,转换效率,信噪比 w Avnj 建模/设计 'bb*$T0= — 场追迹: V?zCON 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ?=dp]E{ O6[4=4L 2. 系统说明 '|7'dlW +W7#G `>
%0gcNk"= #$^vP/"$ 3. 建模&设计结果 o?O> pK v]?zG&Jh 不同真实傅里叶透镜的结果: mH,L,3R;R Bs!F |x(
E5+-N l2*o@&. 4. 总结 TSEv^u)3 基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Gpb<,v_3 9 \lSN5W 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 |nMg.t`8 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Tp[-,3L ?s-Z3{k 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。
`mE>h4 G(fS__z 应用示例详细内容 s$wIL//= NRI@M5 系统参数 ^Mm sja5K QUO'{;, 1. 该应用实例的内容 iU/v;T( !XqU'xxC ?lPyapA] B'D\l\w ;ipT0*Y 2. 仿真任务 Re<@.d c.eUlr_{ 在之前的案例中,采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中,使用真实的透镜进行替换,该透镜存在多种光学像差。 {y%cTuC= &~K4I 3. 参数:准直输入光源 NW4tQ;ad 8-&c%h
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G&z^AV g@ 2f&m 4. 参数:SLM透射函数 6BdK)s f6])M)
oB$c-!& 5. 由理想系统到实际系统 F.cKg~E|e s|[CvjL#0 i1 >oRT{Z
用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 o6/"IIso3 因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 EGysA{o"X 对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 [aF"5G 实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 wec_=EqK0 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 ''?iJFR
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P\ia ?9 <;lwvO 应用示例详细内容 .2{*>Dzi W QqOXF 仿真&结果 qO RL
7?{ 7ND4Booul 1. VirtualLab中SLM的仿真 dJF3]h Y j@s* hZ^J+ 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)。 8.zYa(<2 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 g-4j1yJV< 为优化计算加入一个旋转平面 `>Ms7G9S~e n/ZX$?tKAK p|>m 2(| O<P(UT" 2. 参数:双凸球面透镜 _ -|+k x8o/m$[,=u /d*[za'0 首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 gx.\&W b 由于对称形状,前后焦距一致。 MG,)|XpyWJ 参数是对应波长532nm。 k![oJ.vHD 透镜材料N-BK7。 q&2L@l3A 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 8/<+p? 3p> ENy$sS6[D
yioX^`Fc(~ #Q"04'g
4YgO1}%G 5VSc5*[ 3. 结果:双凸球面透镜 (tCBbPW6T? Z.b?Jzj _H"_&m$aDm 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。 pv,z$3Q 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 TDX~?>P 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 Zg9VkL6Z6 +`7!4gxwK!
A_Y5{6@ quS]26wQz
7l4}b^>/` 4. 参数:优化球面透镜 sD$K<nyz x^Zm:Jrw~ OHv4Yy]$B 然后,使用一个优化后的球面透镜。 30YH}b#B 通过优化曲率半径获得最小波像差。 AquO#A[,# 优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 1}~ZsrF 透镜材料同样为N-BK7。 xYY^tZIV 2O}X-/H E., 关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 .I]EP- NNMn,J
?e\u_3-9 9&zQ5L> 5. 结果:优化的球面透镜 LK<ZF=z]Z p}e| E! j_.tg7X 由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 n5y0$S/D 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 .O SQ8W} 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 ?:6w6GwAA
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fg/hUUl 6]mAtA`Y 6. 参数:非球面透镜 w~3z); U#%+FLX@w H`,t "I 第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 )d>Dcne 非球面透镜材料同样为N-BK7。 S0ReT*I 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 L)
UCVm !DD4Bqez 关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 `O!yt `Ue5;<K-/ *;l[|
rH'|$~a \}AJ)v*< 7. 结果:非球面透镜 CSH*^nk':O @k\,XV`T~t >3}N; 生成期望的高帽光束形状。 .*Z#;3 不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 c<sq0('` 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 q{+}0!o >>cL"m
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53?Ati\Y) LYiIJAZ. 8. 总结 Zy|u5J 基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ND/oKM+? cqT%6Si 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ]]y4$[|L 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 {Es1bO 1kD1$5 光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统,如非球面系统。 _:FD#5BZ1 ge1U1o 扩展阅读 6R*eJICN P.jy7:dB, 扩展阅读 221}xhn5 开始视频 B5+$VQ - 光路图介绍 DR]4Tc z# 该应用示例相关文件: /B|"<`-H - SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 wL}X~Xa3i - SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真 Gyrc~m[$
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