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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) lzYEx 应用示例简述 &j4 xgh 9 1. 系统细节 } \HN&@ 光源 S{;sUGcu — 高斯激光束 @\|_ 组件 NdL,F;^ — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 V,q](bg — 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 h3bff#<K 探测器 jp0<pw_ — 视觉感知的仿真 ^Wc@oa` — 高帽,转换效率,信噪比 99:C"`E{ 建模/设计 in~D — 场追迹: 3[O=xXB 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 zUKmx y@ Zb1<:[ 2. 系统说明 o$w_Es]Ma JsDpy{q
&;D8]7d
vg3=8># 3. 建模&设计结果 +)y^'Qs a"FCZ.O1 不同真实傅里叶透镜的结果: 8g&?
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>sK!F$ #=6E\&NC 4. 总结 ^c&L,!_)H 基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 W7 Cc xL{a 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 9\/xOwR 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 8ELCs<xI MrDc$p W G 光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统,如非球面系统。 i(iXD 5\e9@1Rc 应用示例详细内容 w+yC)Rmz 4WJ.^ ( 系统参数 ,QcF|~n @7?#Y|` 1. 该应用实例的内容 7T1=q{#M <4P4u*/o w)Q0_2p. #)C[5?{SNq 1XD,uoxB
2. 仿真任务 j!]YNH@ O+]Ifm [ 在之前的案例中,采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中,使用真实的透镜进行替换,该透镜存在多种光学像差。 _NMm/]mN / <Dwar>} 3. 参数:准直输入光源 sOU1n B]uc<`f
tD+9kf2 UPG9)aF 4. 参数:SLM透射函数 bI:zp!-. yt.F\ [1
3?1`D/ 5. 由理想系统到实际系统 H[S%J3JI D^=J|7e P;Ga4Q. 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 `QyO`y=?[Y 因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 T3k#VNH 对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 1+}{8D_F 实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 OoA|8!CFa 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 hFH*B~*:#
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g7OqX \ TrLu~4 应用示例详细内容 @>W(1mRi EUN81F? 仿真&结果 +\F'iAs@ rEv$+pP 1. VirtualLab中SLM的仿真 "4uS3h2r qzf!l"bT 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)。 &NH$nY.r 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 SjwyLc 为优化计算加入一个旋转平面 LIZRoG8 wtH?
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(gr 2. 参数:双凸球面透镜 r[lF<2&*R uF1~FKB RPE5K:P 首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 r=X}%~_8X 由于对称形状,前后焦距一致。 dIRm q+d^ 参数是对应波长532nm。 hvDNz"ec{ 透镜材料N-BK7。 XT@-$%u 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 C4~;y hz w8Sp<6*
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FE2f'e 3. 结果:双凸球面透镜 -3;*K4z$/ $`z)~6'
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Eo 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。 DjN|Wr)* 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 `eIenA 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 &:, dJ $CY't'6Hn
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N1|$$9G+ 4. 参数:优化球面透镜 20Z8HwQi ; =X P & }MHCd)78b 然后,使用一个优化后的球面透镜。 ?)`L$Vr= 通过优化曲率半径获得最小波像差。 =u+d_'P7-R 优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 )e a :Q? 透镜材料同样为N-BK7。 *g[^.Sg ^sVX)% brdmz} 关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 "87ghj_} A9kzq_3
|m80]@> v7DE 5. 结果:优化的球面透镜 DM}YJ \U[{z&]~ 7LU}Iiv 由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 dO4{|(z 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 lhw()u 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 `~ * @q!
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,;(PwJe _h":> 6. 参数:非球面透镜 FxVZ[R rwG CUo6Z w*|7!iM 第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 Wh%ucX& 非球面透镜材料同样为N-BK7。 e{v=MxO=S 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 &d5ia+# ngat0'oa 关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 sRrzp=D ea~:}!-P _<NMyRJo
:P@rkT3Q t *H.oP 7. 结果:非球面透镜 m/qbRk68s y!!E\b= HjGyj/78w 生成期望的高帽光束形状。 !V,{_(LT 不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 Pw;!uag 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 Ce")[<: ^4`Px/&
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IrWD%/$H ty*@7g0k 8. 总结 o`q_wdy? 基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 n Ml%'[u ;x8k[p~2 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 lME)?LOI 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 t6A:ZmG_ _!?Hu/zo 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。 LI6hEcM= 3RR_fmMT) 扩展阅读 Q]w&N30 yT#{UA^ 扩展阅读 k!KDWb
开始视频 K&U7H: - 光路图介绍 0sh/|`\ 该应用示例相关文件: o)[2@fRC( - SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 #zRbx - SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真 Iy.rqc/86 !grVR157P V2<?ol QQ:2987619807 z8J."27ND
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