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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) _<^mi!Y 应用示例简述 ~8 S2BV3@ 1. 系统细节 nG4}8 光源 )`5=6i — 高斯激光束 GtLnh~) 组件 !-AK@`i. — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 EBMZ7b-7 — 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 qbx}9pp}g 探测器 vw2yOLRX — 视觉感知的仿真 B>r>z5 — 高帽,转换效率,信噪比 @V =HY 建模/设计 Eg+z(m$M — 场追迹: ~{cG" 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 b}HwvS: b|Sjh; 2. 系统说明 y^:N^Gt pq +~|
Lj2Au_5 wA< Fw
) 3. 建模&设计结果 ~O8Xj6 *f-8egt- 不同真实傅里叶透镜的结果: E}lNb
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HDQH7Bs x5(B(V@b 4. 总结 tlyDXB~+ 基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。
*\# ?)q I><sK-3 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 \O=t5yS 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 5:vy_e& jrN"en 光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统,如非球面系统。 :9]"4ktoJ Z(c2F] 应用示例详细内容 x.%x|6G* krecUpo 系统参数 oGKk2oP
9B9:lR 1. 该应用实例的内容 chszP{-@X k.6(Q_TS v]@n'! }%Vx2Q v%8S:3 2. 仿真任务 8m*uT< 5D :\69N/uw` 在之前的案例中,采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中,使用真实的透镜进行替换,该透镜存在多种光学像差。 l'FNp 7q@>d(xho 3. 参数:准直输入光源 HwxME%w |m>{< :
l~'NqmXe 4n}^1eQ9 4. 参数:SLM透射函数 M?.[Rr-uw 9 #)&
Zd<8c^@ 5. 由理想系统到实际系统 !~QmY,R ]:n! \G ]#P>wW 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 o06vC 因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 SwdUElEp 对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 &k@r23V7r 实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 &? z6f9*$ 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 Y~g*"J5j
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W8Aii'Q8C/ {N`<THPP 应用示例详细内容 u
4$$0 ` *c'hmAs 仿真&结果 :GN7JxD# _su$]s 1. VirtualLab中SLM的仿真 <j&LC
/]o Y4,LXuQ 由于可以嵌入组件,VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜,真实透镜等)。 OE[N$,4I* 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ? yek\X 为优化计算加入一个旋转平面 &pEr;:E SJsRHQ ofHe8a8 qcR"i+b 2. 参数:双凸球面透镜 '/~j!H4q9 bqSp4TI f,WAl\ 首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 C
]+J 由于对称形状,前后焦距一致。 V^E.9fs, 参数是对应波长532nm。 \iM 透镜材料N-BK7。 \%$z!]S> 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 jyFXAs2 Av"^uevfs
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.F@0`*#rE~ V>:ubl8j0l 3. 结果:双凸球面透镜 8"KaW2/% HZEDr}RN 4pC.mRu
0 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。 _|}
GhdYE 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 $Oi@B)=4d+ 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 #azD&6` 61=D&lb
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2SlOqH1 4. 参数:优化球面透镜 0
V3`rK iR6w) $pGdGV\H 然后,使用一个优化后的球面透镜。 (OT&:WwW 通过优化曲率半径获得最小波像差。 -3T~+ 优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 7qT>wCVT 透镜材料同样为N-BK7。 NZ=`iA8)X 9>1Gj-S2: )ND%MYJSq 关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 flzHZH ncCgc5uP
T~JE.Y3B3 M qG`P 5. 结果:优化的球面透镜 & U6 bOH%P -
}2AXP2q b$k|D)_| 由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 (S=RFd 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 <Zn-P 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 YH^h?s
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+?[,{WtV }vspjplk^ 6. 参数:非球面透镜 C=uYX" JOvRUDZ afNqK~ 第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 Ihn+_Hu 非球面透镜材料同样为N-BK7。 (M,IgSn9 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 w!N?:}P<N h(1o!$EU2 关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 E3==gYCe* j!;y!g /yn%0Wish
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7.N 67{>x[ 7. 结果:非球面透镜 L}x,>hbT 1Zj NRg= k;W`6:Kjp 生成期望的高帽光束形状。 4<{]_S6"0y 不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 gvl3NQQ%t 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 Vim*4^[#L n13#}i{tm
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(;.wsz&K j|/4V 8. 总结 ~qP_1()
? 基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 h.ln%6:d j68_3zpl 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 isiehKkD 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 O<EFm}Ae K,'v{wSr 光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统,如非球面系统。 quGvq"Y> GL<u#[ 扩展阅读 /-v6jiM q}'ww 扩展阅读 eK)R=M@i 开始视频 G!L(K - 光路图介绍 N(W;\>P 该应用示例相关文件: HZDeQx`*s - SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ccPTJ/%$ - SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真 CfMCc:8mL
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