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基于SLM光束整形系统中光学系统像差的研究
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infotek
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)
%Q5 |RLD
应用示例简述
T'%Rkag>
1. 系统细节
kO8oH8Vt
光源
.!g
— 高斯激光束
}vX/55
组件
(0S;eM&
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统
FzQ6UO~'
— 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
~" U^N:I"
探测器
~qb-uT\(99
— 视觉感知的仿真
@?[}\9dW
— 高帽,转换效率,信噪比
P{>-MT2E
建模/设计
x1 1ug
— 场追迹:
WeS$$:ro
基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。
4]ETF+
+C`zI~8
2. 系统说明
>L88`
`g,i`<
Ug^vVc)
qfB!)Y
3. 建模&设计结果
Q+^ "v]V`d
T |h'"3'
不同真实傅里叶透镜的结果:
XbW 1`PH
zFO#oW,D
#9@UzfZAwT
A!aki}aT~
4. 总结
aumM\rY
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。
1H7bPl|
P&9&/0r=_
理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。
=_9grF-
分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。
iVf8M$!m
bc*CP0t|
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。
:LX (9f
Te&5IB-
应用示例详细内容
, Y cF~
C4t@;U=x
系统参数
](sT,'
}Uunlz<
1. 该应用实例的内容
'&Tq/;Ml
ynG@/S6)K
OA8iTn
kZH IzU
!1ZrS
2. 仿真任务
+p_>fO
$|!@$A j
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。
h<IPV'1
1A;f[Rze
3. 参数:准直输入光源
qZ DP-
CC{{@
x_BnWFP
8z'_dfP=5
4. 参数:SLM透射函数
qgZN&7Nn:
!ZTBiC5R
9|1J pb
5. 由理想系统到实际系统
w2o5+G=
B/ACU
Rkz[x
用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。
zT"W(3
因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。
PvqG5-L~W
对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。
&{H LYxh
实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。
dI$M9;
表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。
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g0-J8&?X
qr_:zXsob_
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4WZ"8
应用示例详细内容
xE%sPWbj
,)7y?*D}
仿真&结果
P`!31P#]L
v* /}s :a
1. VirtualLab中SLM的仿真
|sklY0?l(
k1Thjt
由于可以嵌入组件,VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜,真实透镜等)。
Ob>M]udn
以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。
[nG@ 3n
为优化计算加入一个旋转平面
X*Cvh|
UfAN)SE"
J}3 7 9
0z:BSdno
2. 参数:双凸球面透镜
M~t;&po
qJf=f3
Fy-N U
首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。
Y<EdFzle
由于对称形状,前后焦距一致。
%+e% RZ3
参数是对应波长532nm。
B$@fE}
透镜材料N-BK7。
<m!(eLm+B
有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。
QvjOOc@k~n
yi$ Jk}w
F1UTj"<e
STY\c5
!$5.\D
WyDL ah^/
3. 结果:双凸球面透镜
XDcA&cM}p
S@PAtB5
?ta(`+"
生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加,干涉图案的出现时由于像差造成的。
/WWD;keP5
较低的转换效率(56.8%)和信噪比。
Zbobi,
一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。
3ZEV*=+T5
|'" 17c&
[$[1|r *Q
+X &b
"o.g}Pv
4. 参数:优化球面透镜
c[QXc9
<qpDAz4k
Zn]njf1x
然后,使用一个优化后的球面透镜。
+IpC
通过优化曲率半径获得最小波像差。
:`w'}h7m
优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。
6~_TXy/
透镜材料同样为N-BK7。
tjIT4
Hp!c\z;
mcB8xE
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003
//_aIp
7(oX1hN
~gAp`Q
D3BT>zTGK
5. 结果:优化的球面透镜
d} `Z| ex
S"wn0B$"
1<ic 5kB
由于球面像差,再次生成一个干涉图样。
e dv&!
转换效率(68.6%)和信噪比一般。
4Y#F"+m.]
一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。
sS5: 5i
,m)k;co^
eAPNF?0yh
S[zX@3eZV
6. 参数:非球面透镜
6bXR?0$*M.
~& @UH
_'"whZ)2
第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。
&+v!mw >
非球面透镜材料同样为N-BK7。
Z:2a_Atm
该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。
6pCQP c*A
<@puWm[p
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003
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(ndTEnpp
Jiv%Opo/|
1'G&PX
nGqD{!i<
7. 结果:非球面透镜
zcn/LF
E1&9( L5
8o SNnT
生成期望的高帽光束形状。
(WISf}[l;
不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。
$yA>j (k4
非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。
OdrnPo{
PS=N]e7k'
6|Qg=4_FHt
_3'FX#xc
Hido[
8. 总结
{Hu@|Q\~&
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。
nH=8I~jp
,R~{$QUl
理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。
KT>eE
分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。
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Hv~&RZpe
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。
]#fmih^
A./VO
扩展阅读
pp2,d`01[L
5S EyAhB
扩展阅读
7%Q?BH7{
开始视频
{%"n[DLps
-
光路图介绍
[K=M;$iQ
该应用示例相关文件:
QQPT=_P]
-
SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计
C2[* $ 1U
-
SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真
}^@Q9<P^E
u Sl&d
fVXZfq6
QQ:2987619807
@5rl;C
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