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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) 3 +G$-ru 应用示例简述 1]@}|
1. 系统细节 $',K7%y 光源 \b?" b — 高斯激光束 ]);%wy{Ho 组件 j)/nKh4O — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 opy("qH — 不同的傅里叶透镜设计(球面,非球面) 具有不同的性能和像差 /2=#t-p+ 探测器 mR?5G:W~R — 视觉感知的仿真 .ZVUd84B — 高帽,转换效率,信噪比 Tk:h@F|B.| 建模/设计 sP;nGQ.eN — 场追迹: QSszn`e 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 iV *q2<> j/_s"}m{ 2. 系统说明 IDB+%xl#S 8o'_`{ba
O$&mFL[` d(:8M 3. 建模&设计结果 JNt^ (z 7 /VK##z 不同真实傅里叶透镜的结果: ->y J5smtY ^h~x)@=
)ttUWy$w KLitg6&P 4. 总结 OZ
|IA:,} 基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 jY%na
HaI '%dfzK*Z 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 /
zB0J? 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 JGsx_V1t ifUGY[ L 光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统,如非球面系统。 2[RoxKm \eT5flC 应用示例详细内容 'rO!AcdLU *E/`KUG] 系统参数 G
MX? `_` QxM 1. 该应用实例的内容 :U3kW8;UMP mpuq 9)6 u'|4?"uz r&R B9S@*h Y2ZT.l 2. 仿真任务 TarIPp }L+L"l& 在之前的案例中,采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中,使用真实的透镜进行替换,该透镜存在多种光学像差。 m'6&9Jak h]5C|M| 3. 参数:准直输入光源 K;>9ZZtl kb{]>3Y"
7VqM$I im9G,e 4. 参数:SLM透射函数 ^S UPi >VP=MbN
"$ Y_UJT7 5. 由理想系统到实际系统 '=nQ$/!q G-xDN59K H:t$'kb` 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 2Ga7$q 因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 !`g~F\l 对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 1zm ulj%& 实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 aY'C%^h] 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 4e~A1-
\W1,F6&j Oiz ,w7LRh
-xSA wRcAX%n& 应用示例详细内容 JJ}0gZ \r /ya<5 仿真&结果 ~P8tUhffK "HElB9 1. VirtualLab中SLM的仿真 iYORu3 @kpv{`Y 由于可以嵌入组件,VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜,真实透镜等)。 =XucOli6 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 xO^:_8=&: 为优化计算加入一个旋转平面 F(k.,0Nc U3T#6Rptl 4
N H k7?N ?7w 2. 参数:双凸球面透镜 10<x.8fSP J
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sYe?M, 首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 {sihus#Q 由于对称形状,前后焦距一致。 \>jLRb|7Ts 参数是对应波长532nm。 5R'TcWf#W 透镜材料N-BK7。 (i34sqV$m 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ])|d"[ur= ROg(U8
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TH; R A )^`?m3
C~nzH,5 G;v8$)Zj 3. 结果:双凸球面透镜 p2n0Z\2 Y
;u<GOe bvv|;6 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加,干涉图案的出现时由于像差造成的。 .z)%)PVV 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 6l5:1|8b,! 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ^T ?RK"p ;A|-n1e>Hc
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FME3sa$ 4. 参数:优化球面透镜 : >6F+XZ
uJFdbBDSh =U #dJ^4P 然后,使用一个优化后的球面透镜。 OUeyklw 通过优化曲率半径获得最小波像差。 MaRi+3F 优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 (eCJ;%%k 透镜材料同样为N-BK7。 /4a._@1h[y rqdE6y+^ @x"0_Qw 关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 =+U `-J}g PJ]];MQ
rM .|1(u G?EoPh^m 5. 结果:优化的球面透镜 _AQb6Nb
"}pNe"ok f0X_fm_q 由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 6^]!gR#B 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 @2Z#x 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 7NDr1Z#B6V
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-u2P ?~ )z&/_E= 6. 参数:非球面透镜 ]|MEx{BG- 3[O=xXB ep2k%?CX 1 第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 <_3b1VhZ 非球面透镜材料同样为N-BK7。 fb{``,nO 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 y^%n'h{ ~(Q)"s\1I 关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 I_<I&{N> _9=Yvc= Ezr:1 GJ
t^6dzrF -amBB7g 7. 结果:非球面透镜 (vb
SM}P ;?8_G%va _(h&7P9 生成期望的高帽光束形状。 Wn(6,MDUN 不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 Zy o[(`y 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 >N]7IU[- \~fONBY
W0l,cOOZJ
AQ_|: ~nrK>% 8. 总结 w,h`s.AN 基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Cq'KoN%nQ cFeXpj?GV
理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 =K6($|'= 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 DpUbzr41+k E=>FjCsu<- 光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统,如非球面系统。 qNYN-f~@, a'2$nbp} 扩展阅读
hRs&t,{& ;~D)~=|ZZ 扩展阅读 6"~P/\jP 开始视频 a>GyO&+Dkg - 光路图介绍 P/Q!<I 该应用示例相关文件: P*I}yPeb - SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ApAO/q - SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真 BDR.AZ
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