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2020-11-13 10:25 |
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) G,]z(% 应用示例简述 EL7T'zJ$ 1. 系统细节 OF8WDo` 光源 ds]?;l" — 高斯激光束 LJWTSf"f? 组件 g2=}G <*0 — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 Ihg~Q4t — 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 i:d`{kJ|[ 探测器 @^!\d#/M — 视觉感知的仿真 9 ZGV%Tw — 高帽,转换效率,信噪比 $@2"{9Z 建模/设计 >ZeEX,N — 场追迹: B'p5M.6d#: 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 9 #Y2`pT -2 xE#r 2. 系统说明 &2{]hRM $ 6!iBX@
@Dj:4 Xhse~=qA 3. 建模&设计结果 >jMH#TZaX 2h)8Fq_" 不同真实傅里叶透镜的结果: 4fty~0i=z C8.W5P[U
> rw"Rd' G#0,CLGN^ 4. 总结 pds*2p)2 基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 )b92yP{ BI.V0@qZ 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ;&kn"b}G; 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 \XS]N_}8> 6V2j*J 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。 {y6C0A* dE [Ol 应用示例详细内容 H)5QqZ8 =/9<(Tt%m 系统参数 y]'CXCml) .S_QQM}Q 1. 该应用实例的内容 B{aU;{1 6m[9b*s7 &@6 GI< nU17L6'$ v=p0 +J> 2. 仿真任务 iBoEZEHjw %[Zz0|A 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。 oZ:{@= 5B*qbM 3. 参数:准直输入光源 m7m
\`; E[?kGR[
CH;;V3 Spgg+;9 4. 参数:SLM透射函数 8lwM{?k$ 4RQ5(YTTuR
Pp*}R2 5. 由理想系统到实际系统 Tpzw=bC^ yX!#a>d"H N9]xJgTze 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 A[H;WKn0 因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 3LW[H+k 对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 -H\,2FO 实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 ]l[2hy=
cV 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 "EH,J
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"'A"U |C D}<r(N
应用示例详细内容 @~o`#$*| =i6:puf 仿真&结果 O<GF> f1Zt?= 1. VirtualLab中SLM的仿真 ;'3]{BGcU <AUWby," 由于可以嵌入组件,VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜,真实透镜等)。 &Rp"rMeW
以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 N E=
w6 为优化计算加入一个旋转平面 l~1AT% lLCdmxbT %&<W(|U1< >Z\BfH 2. 参数:双凸球面透镜 DB@EVH r7I
B{}>- %-j&e44 首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 nbxR"UH 由于对称形状,前后焦距一致。 {oWsh)[x2 参数是对应波长532nm。 "^%Z'ou 透镜材料N-BK7。 ]US[5)EL- 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 !Iq{ 5: \L[i9m| e
H06Bj(Y! Qb`C)Nh:
M !{'ED GDPo`#~ 3. 结果:双凸球面透镜 x~/+RF XF B*@6xS[IL |Td5l? 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加,干涉图案的出现时由于像差造成的。 inF6M8
A1 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 O3%[dR 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 1r571B*O +v15[^F
]}2Ztr)zZ @
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S()Za@ [a$ 4. 参数:优化球面透镜 ~FUa:KYD Kt
` OD+5q(!"a 然后,使用一个优化后的球面透镜。 Z2p> n`D 通过优化曲率半径获得最小波像差。
yP\Up 优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 }*kJ-q&0 透镜材料同样为N-BK7。 X~RH^VYv rt b* n~ 2u:4$x8 关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 C6@t +?d} 7zh
i'tp1CI i_U}{|j 5. 结果:优化的球面透镜 =n0*{~r e.;M.8N#SQ t(?<#KUB- 由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 `ROEV~ 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 N z~"vi(t 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 F2>%KuM
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mJG S,vu]?-8 6. 参数:非球面透镜 |}S1o0v{(a :vQM>9l7 DQgH_! 第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 ybvI?# 非球面透镜材料同样为N-BK7。 r
nBOj#N 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 R&So4},B JTUNb'#RZ 关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 y1,5$0@G Tsz
NlRxc h>3H7n.
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;<-7*}Dj 7. 结果:非球面透镜 SrZ50Se xzk}[3P{ 1K[(ou'rl 生成期望的高帽光束形状。 oI@9}* 不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 H/jm
f5 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 9S1#Lr`r ,")F[%v
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] !Zty[ (@Zcx9 8. 总结 sh6(z?KP 基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 fIyPFqf7w) 3k{ @.V?] 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 knSuzq%* 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 GZ3/S|SMP `-O=>U5nH 光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统,如非球面系统。 IJPgFZ7 {L9yhYw 扩展阅读 (=JueF@J &jm[4'$
*z 扩展阅读 =Ahw%`/&}] 开始视频 C EqZ:c - 光路图介绍 0Hcbkep9D 该应用示例相关文件: e1P7
.n} - SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 93D
\R - SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真 SDc"
4g` Y:pRcO.4g hTw}X.<4 QQ:2987619807 o!Fl]3F
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