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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) VU d\QR- 应用示例简述 r$~HfskeI 1. 系统细节 :4%k9BGAj" 光源 #
4PVVu< — 高斯激光束 *`RkTcG 组件 Y.r+wc] — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 o.l-7 — 不同的傅里叶透镜设计(球面,非球面) 具有不同的性能和像差 j,dR,N d 探测器 iW /}# — 视觉感知的仿真 5o8EC"
0 — 高帽,转换效率,信噪比 /~f'}]W 建模/设计 /gkX38 — 场追迹: 3kMf!VL 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 3;s\OW` Hg$lXtn] 2. 系统说明 sp*v?5lW 5N&?KA-
*w&Y$8c( "!%l/_p? 3. 建模&设计结果 C-[eaHJ'$ H}bJ"(9$vC 不同真实傅里叶透镜的结果: MFAH%Z$ =zKM=qba
%Q dn [mGLcg6Fw 4. 总结 nK%LRcAs 基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 "~C,bk 3x'|]Ns 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 [^98fAlz6 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ?oHpFlj o$lM$E: 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。 psMvq@> FE|JHh$ 应用示例详细内容 "mvt>X cP_.&!T 系统参数 JB[~;nLlC Vt&2z)Zz 1. 该应用实例的内容 l3I:Q^x@ =w
2**$ SmSH2m- S2VA{9:m
k5.Lna 2. 仿真任务 )ea>% T!WT;A 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。 O5nD+qTQ# y''z5[' 3. 参数:准直输入光源 R3&Iu=g {go;C}
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`A,> MXNFlP 4. 参数:SLM透射函数 V7fq4O^: DKJmTH]rUg
A1>OY^p3% 5. 由理想系统到实际系统 ]{mPh\ G.a b ql l$pm_%@2] 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 mQ26K~ 因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 1 +{{EOZ4 对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 ZyPVy 实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 hVAn>_( 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 X296tA>C`
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-Xm'dwm ^sEYOX\ 应用示例详细内容 `1{ZqRFQ rkCx{pe9 仿真&结果 [<6^qla /quc}"__ 1. VirtualLab中SLM的仿真 4,gK[ dc O6a<`]F 由于可以嵌入组件,VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜,真实透镜等)。 < ?}-$ 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 })8N5C+KU 为优化计算加入一个旋转平面 rt~d6|6 dx{bB%?Y\= GmEJhr.3`= j2.|ln"! 2. 参数:双凸球面透镜 hl (hJfp BmMGx8P |5~#&v_ 首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 9gEwh< 由于对称形状,前后焦距一致。 \[_t]'p 参数是对应波长532nm。 #;qdY[v 透镜材料N-BK7。 z] PSpUd 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 |[ k.ii6iO `nv~NLkl
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u#;7<.D xH(lm2kvT 3. 结果:双凸球面透镜 }`QUHIF ag#S6E^%S w?k>:,'[ 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。 zrL$]Oy}x 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 .4M.y:F 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 &5spTMw8 )3Iz (Ql
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3kIN~/<R+7 4. 参数:优化球面透镜 gG:Vt}N _jI,)sr4ic w\}ieI8J 然后,使用一个优化后的球面透镜。 4Lh!8g=/ 通过优化曲率半径获得最小波像差。 k_qd| 优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 }=UHbU.n~! 透镜材料同样为N-BK7。 W5lR0)~#* t?ZI".> M7a.8-!1 关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 o]` *M| YX7L?=;.@
'(VJ&UlS2 {M$1N5Eh 5. 结果:优化的球面透镜 WJndoB.f[2 goRL1L,5 >#;.n(y 由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 w%VU/6~ 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 }~jlj 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 m
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+p_CN*10H G5RR]?@6V 6. 参数:非球面透镜 ;%5N%0, P[#e/qnXu| &)Tdc 第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 Ar|0b}=)> 非球面透镜材料同样为N-BK7。 9J*\T(W 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 fue(UMF~ AGO+p(6d=g 关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 N/'b$m5=
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o VimE@ Hz 7. 结果:非球面透镜 v
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C12Fl 生成期望的高帽光束形状。 |&nS|2.' 不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 &yTqZ*Yuk 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 | '8Nh '8.r-`l(
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o>i4CCU+ $Sx'sA2 8. 总结 k&q;JyUi 基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。
J+DDh=% =/+-<px 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 4qh?,^Dq 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 =^f<v_L sPQQ"|wU 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-)+bV
G f#"J]p 扩展阅读 9r<J"%*Q T_
<@..C 扩展阅读 @#>rYAb8, 开始视频 ~i{(<.he - 光路图介绍 $q{!5-e 该应用示例相关文件: G1tY) _-8[ - SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 rgv?gaQ> - SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真 o5O#vW2Il& "'.UU$]d 7\[@m3s QQ:2987619807
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