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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) RzLbPSTQ 应用示例简述 f_GqJ7Gk] 1. 系统细节 .ahYjn 光源 :svRn9_8H — 高斯激光束 geRD2`3; 组件 K\]ey;Bd — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 6P KH% — 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 }^
j"@{~ 探测器 L0O},O — 视觉感知的仿真 5>'1[e45 — 高帽,转换效率,信噪比 h tn?iLq 建模/设计 SMdQ,n1] — 场追迹: a,sU-w!X' 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 +TnRuehtk Cp2$I<T 2. 系统说明 ^q0Ox&X I?mU _^no
OK}+:Y 7TjK;w7xS. 3. 建模&设计结果 0 oFRcU Gmi$Nl!~ 不同真实傅里叶透镜的结果: vNJ!d hC[MYAaF
yI 6AafS~ Ol9'ZB|R 4. 总结 {Y! -]_5 基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 jz_\B(m9% [D=3:B&f 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 (@H'7 , 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 )kSE5|:pi ^y,%Tv> 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。 -$#' b NBpt}$ 应用示例详细内容 {[
j+y =Zcbfo_& 系统参数 FbVdqO Jp<Y2- 1. 该应用实例的内容 p
xrd D7 > !thxG/_ .FS`Fh; (#WE9~Sru AKVll 2. 仿真任务 E.$1CGd+ M4rOnIJ 在之前的案例中,采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中,使用真实的透镜进行替换,该透镜存在多种光学像差。 !YlyUHD iD)R*vnAi 3. 参数:准直输入光源 8kz7*AO
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0N( o:<gJzg 4. 参数:SLM透射函数 HY.??
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kETu@la} 5. 由理想系统到实际系统 Hf
]aA_: <!#6c :(Q m"P"iK/Av( 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 _u$X.5Q; 因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 Dz4fP;n 对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 Re3vW re 实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 ] 8sVXZ 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 U$j*{`$4
a)'^'jm)4 t&+f:)n
9*gD;) ! c0v;r4Jo#j 应用示例详细内容 yjUSM}$ EGYYSoBLU 仿真&结果 :jB8Q$s -EV_=a8[y 1. VirtualLab中SLM的仿真 jX5lwP
Q|F @G0k+ 由于可以嵌入组件,VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜,真实透镜等)。 xy>~1 5 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 Vk/CV2 为优化计算加入一个旋转平面 ]2kgG*^n" Np>[mNmga ?ic 7M .,t"iC:E 2. 参数:双凸球面透镜 DN)Ehd. ek~bXy{O` q.6$-w 首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 W)I)QinOH 由于对称形状,前后焦距一致。 4R5+"h: 参数是对应波长532nm。 V_JM@VN}Kk 透镜材料N-BK7。 *i#m5f} 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 z}v6!u|iZu 5#+G7 'k
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tZR%s n:cre}0. 3. 结果:双凸球面透镜 .Ua|KKK C F+r3~T% @Y":DHF5q 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。 0q`n] NM 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 >gqM|-uY 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 k^-HY[Q9 ^ mbpt`@
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Ar4@7 4. 参数:优化球面透镜 -}nTwx:|5u 6j9P`#Lt Yhu
6QyRV 然后,使用一个优化后的球面透镜。 bd],fNgJ 通过优化曲率半径获得最小波像差。 _&s37A&\ 优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 3#7D
g't 透镜材料同样为N-BK7。 |,k,X}gP YGb&mD @&!HMl 关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 03aa>IO i}mvKV?!|1
rdd%"u+ i6F`KF'i& 5. 结果:优化的球面透镜 z Qtg]@S -'
7I|r > D:(HWL 由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 'LY.7cW 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 tm27J8wPzV 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 =#qf0
qH(3Z^ #.|
{L 7O{:J IN2FO/Y@ 6. 参数:非球面透镜 (xnXM}M&2Y 6\4~&+;wL
)L}6to 第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 &_cMbFLBP 非球面透镜材料同样为N-BK7。 Ys |n9pW 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 fg1_D /$v0Rq9 关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 -:w+`x?XaB pUV3n
1{2 3=(Gb
Cnp\2Fu/ Ra%" += 7. 结果:非球面透镜 DpG|Kl|d Nrp0z: uZ}=x3B 生成期望的高帽光束形状。 `/en&l 不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 uh`W} n 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 4,D$% . tE"aNA#=
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RR 8. 总结 N;4tvWI 基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ZMs$C3 i}C9 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 l#!p?l 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 YcJZG|[ pF~[ 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。 3K
Y-+ k NYS|fa 扩展阅读 Y/\y"a y%* hHnGd 扩展阅读 [v7)xV@c 开始视频 Y](kMNUSg - 光路图介绍 :xdl I`S 该应用示例相关文件: `?Wy;5- - SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 bB01aiUw@l - SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真 <=fYz^|XT DIx!Sw7EC k+8K[?K- QQ:2987619807 9d7`R'
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