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2021-11-10 09:25 |
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) Wcw$
Zv 应用示例简述 Kh}#At^C8e 1. 系统细节 B xq(+^T 光源 c:M~!CXO — 高斯激光束 o[0Cv* 组件 zJOL\J' — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 |I6\_K.=L — 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 3`$- 探测器 qf7lQovK — 视觉感知的仿真 vEk
jd# — 高帽,转换效率,信噪比 &+Xj%x.] 建模/设计 {|bf` — 场追迹: "}Vow^vb 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 rOEk%kJ |-%[Z 2. 系统说明 D `c
YQ- 7NE"+EP\{2
?V3e;n 0ERA(=w5 3. 建模&设计结果 ~A(fn:d TDq(%IW 不同真实傅里叶透镜的结果: @))PpE`co8 *shE-w;C
y}Oc^Fc {}y"JbXMj 4. 总结 >/9f>d?w^ 基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 HM/2/
/ pqmtN*zV 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 l03{
ezJk[ 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Y/?V%X UOC>H%r~M? 光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统,如非球面系统。
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U ) 应用示例详细内容 q' fZA; >08'+\~:b 系统参数 JvX]^t/} Nk*d=vj 1. 该应用实例的内容 50q(8F-N i=jwk_y Q'>pOtJG*J LVP2jTz uxLT*, 2. 仿真任务 LX2rg\a+% #q#C_" 在之前的案例中,采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中,使用真实的透镜进行替换,该透镜存在多种光学像差。 Dukvi;\ P|*c7+q 3. 参数:准直输入光源 w+($=n~ 5+Fr/C
.5*5S[ c&me=WD 4. 参数:SLM透射函数 Zawnx=
8T-/G9u
+?y ', Ir 5. 由理想系统到实际系统 "sh*,K5x| `Y]t*`
e| [}:;B$, 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 AUjZYp 因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 D y+)s-8 对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 $r+_Y/ 实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 W cOyOv 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 c@f?0|66M
C)Ep}eHjf_ ;\a?xtIy
lgrD~Y (x XNbeYj 应用示例详细内容 e7tp4M9!% pY.R?\ 仿真&结果 SzXR],dA M]|tXo$? 1. VirtualLab中SLM的仿真 x
Zp` k0r93xa 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)。 28 Q\{Z. 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 0MpZdJ 为优化计算加入一个旋转平面 "xWrYq'" cvOCBg38BH m4\e`nl BN7]u5\7 2. 参数:双凸球面透镜 nIZ;N!r=i <cm(QNdcC POXd ,ON9 首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ~aBf. 由于对称形状,前后焦距一致。 E)>.2{]C> 参数是对应波长532nm。 Yw(O}U 5e 透镜材料N-BK7。 5]f6YlJZ 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ?i{/iH~Sf <S ae:m4
m+|yk.md MD9 8N{+[|
mP*Ct6628n 1u8 k} 3. 结果:双凸球面透镜 q!;u4J l4bLN 'nIKkQ" N 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。 E]O/'-
较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 Y;)l 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ;IOM3'5T@ mV'-1
eC{St0 YMn*i<m
WhT5NE9t 4. 参数:优化球面透镜 b9 ;w3Ba k3+LP7|* HT:V;?" 然后,使用一个优化后的球面透镜。 prEI9/d" 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ;RK;kdZ 优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 #HDP ha 透镜材料同样为N-BK7。 tdsfCvF=a 'pnOHT u|"y&>!R- 关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ~2;\)/E\ 6bDizS}
x,NV{uG$n -K (>uV!? 5. 结果:优化的球面透镜 ;w7s>(ITZ &g"`J` }
fa 由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 (u4'*[o\t 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 W m&* 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 I@oSRB
[]jbzVwS2
wQ^RXbJI9 B[IWgvB(e 6. 参数:非球面透镜 k:F{U^!p| <Nk:C1Op} /_X`i[ 第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 Q?V+
0J 非球面透镜材料同样为N-BK7。 2w}l!'ue 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ^z`d2it 8VtRRtl 关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 R=<%! ||L^yI~_d T>pyYF1Q
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'c v\@pZw=x 7. 结果:非球面透镜 :='I>Gn $>7T s>8 nYR#Q| 生成期望的高帽光束形状。 erKi*GssZ 不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 -'F27]) 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 R^mkQb>m. S,EL=3},=
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* `-JVz{z 8. 总结 &2Ef:RZF 基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 yD Jy'Z_F{ ~{$c| 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 CpB,L 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Be9,m!on {V pk o 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`lv=R"j \H9:%Tlp~4 扩展阅读 MsZx 0] S.{
扩展阅读 XS
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开始视频 sH>`eqY - 光路图介绍 r\cY R}v 该应用示例相关文件: {\vVzy,t7 - SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 3IJ0 P.x!o - SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真 )dFPfu&HL
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