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2021-08-02 10:24 |
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) S+He 应用示例简述 ,HkJ.6KF 1. 系统细节 d00r&Mc 光源 ;gF"o5/Q — 高斯激光束 4)`{ L$ 组件 MT3UJ6 ~P — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 {5,CW — 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 [P<oyd@# 探测器 4|~o<t8 — 视觉感知的仿真 %rf<YZ.\ — 高帽,转换效率,信噪比 0_ ;-QAd 建模/设计 RW3&]l= — 场追迹: Z*k}I{0,- 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 v
+7<} Ts.61Rx 2. 系统说明 *@D.=i> DCHU=r
$:>K-4X\} \KTX{qI"f 3. 建模&设计结果 DlaA-i]l 1v`*%95 不同真实傅里叶透镜的结果: w|N LK EayZ*e]
&L_(yJ~- z+;+c$X 4. 总结 /:B!hvpw 基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 $[H3O(B0* aC;OFINK 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 0PZpE
"$X 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 t)5bHVx xgfK0-T|[ 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。 59GS: *S7<QyVh 应用示例详细内容 UZqr6A(/H E<0Y;tR 系统参数 V4_ZBeWA cZA l.}/ 1. 该应用实例的内容 *!vwW
T oPl^tzO oH$4K8j L_Z>*s& g%Eb{~v 2. 仿真任务 rxt)l Gq?JMq# 在之前的案例中,采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中,使用真实的透镜进行替换,该透镜存在多种光学像差。 ttgb"Wb%S 9[T}cN=| 3. 参数:准直输入光源 L2+~I<|> sZ_+6+ :
+hGr2%*0f ,-D3tleu` 4. 参数:SLM透射函数 n' &:c}zKO (*F/^4p!$
O,u$L 5. 由理想系统到实际系统 HZKqGkE '_>8_ @!`x^Tzz 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 |bDUekjR 因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 'b~,/lZd 对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 )CKPzNf 实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 jYI\.bc 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 D5^wT>3>
"&W80,O3 WWZ`RY
0w)Gb}o$ s,Azcqem 应用示例详细内容 vq=nG]cE) /6 QwV-> 仿真&结果 l$
^LY)i B)*?H=f/ 1. VirtualLab中SLM的仿真 0o7*5| T4
>cw%ckE 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)。 @L0xU??"| 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 UU'0WIbY6 为优化计算加入一个旋转平面 juIi-*R! _Oc5g5_{ fRh}n ^X h9RL(Kq{ 2. 参数:双凸球面透镜 VH M&Y-G gjFpM.D-. S\io5|P 首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 v(=?@tF}E 由于对称形状,前后焦距一致。 *!NxtB!LC 参数是对应波长532nm。 /F@CrNFb( 透镜材料N-BK7。 <<w*_GM 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 _xY
dnTEl }ff+RGxLIG
> zA*W<g +adwEYRrr
_3%eIyk4T lWPh2k 3. 结果:双凸球面透镜 ~
kwS` q]Vxf!0*> ,i)wS1@ 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。 )[wB:kG 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 nEHmiG 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 /Ixv{H)H k~Z;S QyN
{f"oqry_g YC[cQX
Ahkq 4. 参数:优化球面透镜 };Pdn7;1G: 3FY87R 9$f% 然后,使用一个优化后的球面透镜。 g286
P_a`* 通过优化曲率半径获得最小波像差。 0hg4y 优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 8B!MgNKV 透镜材料同样为N-BK7。 \r1nMw 3& UMUG~P&@ G,!{Q''w 关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 I9Lt>* 'pj*6t1~
MFeY}_d< i"#pk"@` 5. 结果:优化的球面透镜 !mH
!W5& gz#2} [nA1WFfM 由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 1R,SA:L$ 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 nT
:n>ja 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 0oQJ}8t
[2{2w68D!
TXT!Ae qC6@ 6. 参数:非球面透镜 qh|fq
b J\Db8O-/x4 ]TVc 'G; 第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 #+&"m7
s 非球面透镜材料同样为N-BK7。 'i<%kL@ 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 jr(|-!RVMN 6<fcG 关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 n"w>Y)C(X) J@A^k1B kho$At)V
W[f%m0 Ax6zx 7. 结果:非球面透镜 yMEI^,0" <UY9<o b,x$wP+ 生成期望的高帽光束形状。 <Uu[nUJ 不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 F9k}zAY\J 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 _6m{zvyX> dDA,Ps
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5?A<('2 &Qe2
}e$ 8. 总结 G\R6=K:f7 基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 =om<* \vsO @1~cPt
理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 @^%YOorr 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 p7W9?b9 OaKr_m 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。 s<;{q+1# Yyw9IYB; 扩展阅读 `# :(F z )-m/(- 扩展阅读 J|
1!4R~ 开始视频 p+228K ;H - 光路图介绍 {]%7-4E 该应用示例相关文件: IOa@dUh7a, - SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 l,5isq
;m - SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真 fZ(k"*\MZ 8_Z"@ MO?
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