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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) ryA+Lli. 应用示例简述 e:.?T\ 1. 系统细节
+`ov1h 光源 (FgX9SV]p9 — 高斯激光束 Iij$ce`nx 组件 r{SDJa — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 =]pEvj9o — 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 e5 zi "~ 探测器 IJDbm}:/e — 视觉感知的仿真 <$25kb R5K — 高帽,转换效率,信噪比 7-u'x[=m 建模/设计 Eelv i5 — 场追迹: \$ss 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 oK4xRv8Hd CY[3%7fv 2. 系统说明 /_Ku:?{ dZb;`DjTH
u!F\`Gfm_ du#f_|xG 3. 建模&设计结果 Vx>Q )N1iGJO) 不同真实傅里叶透镜的结果: zfg+gd)Z c813NHW
I'p+9H$ (pd~ 2!;C 4. 总结 PDCb(5 基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 SB .=x KU+\fwYpnk 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 p0]\QM l1 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 IA]wO%c DQ[7p( 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。 M_2>b:#A* ;fN^MW@&[ 应用示例详细内容 <8Nr;96IA \+l_H4\`K 系统参数 cx&\oP M7 kWJ 1. 该应用实例的内容 `ah|BV 6PS[OB{3 >gM"*Laa? C8|#
Q6e7Z-8 2. 仿真任务 6-J}ZfGj @7.7+blS"H 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。 ~kSOYvK$' Fav++ z 3. 参数:准直输入光源 ,Oy$q~. iSW<7pNq0
W3\E;C-g0 4m"0R\ 4. 参数:SLM透射函数 n"D` = Q4a7g$^
X!'C'3 X 5. 由理想系统到实际系统 8"-=+w.CZ 84WcaH XuHR 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 Q.h.d)) 因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 Fu5Y<*x 对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 dC-~=}HR^ 实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 d,Oagx 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 CYwV]lq:s
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vTK8t:JQ~ }Bsh!3D<. 应用示例详细内容 Z~8%bfpe 4\ *:Lc,- 仿真&结果 qBh@^GxY), bR~(Ry` 1. VirtualLab中SLM的仿真 j2u'5kJ
G UntFkoO 由于可以嵌入组件,VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜,真实透镜等)。 S<cz2FlV 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 [)GRP 为优化计算加入一个旋转平面 y %61xA`# f5b|,JJ !X~NL+ Haekr*1% 2. 参数:双凸球面透镜 wCR! bZ w M<*Tp^Y' ytjZ7J['{ 首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 i$@xb_ 由于对称形状,前后焦距一致。 {k-_+#W" 参数是对应波长532nm。 ]Sa#g&}T> 透镜材料N-BK7。 S#B%[3@ 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 9lR6:}L7 }5(_gYr
X{,mj"(w jQ%1lQ#R)
3Wbd=^hRvq U]vUa^nG 3. 结果:双凸球面透镜 CLVT5pj=' )j~{P |9]-_a 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。 qCfEv4 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 r,0D I 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 Z$KyK.FUU eLORG(;h4
p}1gac_c R3lZ|rxv:
,\P|%yv 4. 参数:优化球面透镜 ,&=7ir14>R 2)|=+DN; QK0]9 然后,使用一个优化后的球面透镜。 :.XlAQR~b 通过优化曲率半径获得最小波像差。 #<9'{i3 优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 a6./;OC 透镜材料同样为N-BK7。 3!gz^[!?EN N~CQh=< CkNR{?S 关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 f~a
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@YH>|{S& Ji9o0Y R 5. 结果:优化的球面透镜 '[F`!X S}U_uZ$b x,10o 由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 ]J!#"m-] 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 yGt[Qvx# 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 [|eIax xR,
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f['lY1#V1 >TCit1yD 6. 参数:非球面透镜 w/(T ,"#nJC ineSo8| @ 第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 r`6f 非球面透镜材料同样为N-BK7。 @^ YXE, 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 FO^6c iZdl0;16[ 关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 "'Fvt-<^S7 dazML|1ow JB'tc!!*
lg$aRqI29 urx?p^c 7. 结果:非球面透镜 UF5_be,D ZZ^A&%E(a yQj J-g(. 生成期望的高帽光束形状。 FO_}9 <s 不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 y4p"LD5%^ 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 |z_Dw$-xm vqf}(/.D
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t6KKfb DKMkCPX% 8. 总结 URm< | |