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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) l
DgzM3 应用示例简述 Ni&,g 1. 系统细节 >Zi|$@7t- 光源 b$IY2W<Ln — 高斯激光束 )x y9X0 组件 LPsh?Ca?N — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 HW^{ ;'kH~ — 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 {c.}fyN 探测器 5/*)+ — 视觉感知的仿真 [''=>< — 高帽,转换效率,信噪比 GcPB'`!M 建模/设计 \XZU'JIO — 场追迹:
5L/Yi 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 |L*6x
S[ hLu&lY 2. 系统说明 R65;oJh bDxPgb7N=
M|5^':Y "#[o?_GaJ 3. 建模&设计结果 ?U7&R%Lh` @oUf}rMiDa 不同真实傅里叶透镜的结果: avF&F xKRfl1
'&rw=.cU %w;1*~bH 4. 总结 PGC07U:B 基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Yk(NZ3O +3(CGNE 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 @`#OC# 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 :/n
?4K^ LX&=uv%-^ 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。 qg/Y;tGSx ,:\zXESy4 应用示例详细内容 !&W"f#_Z h+\$Z] 系统参数 "Wzij&WkQ pP=_@3 D 1. 该应用实例的内容 +z{x 7 mE)x7 9 ayH:; O:5ldI i[V,IP + 2. 仿真任务 ?#');` f)!{y>Q 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。 0O@[on;Bd 0ll,V 3. 参数:准直输入光源 r-Xjy*T 6PVlZ
Pj^k
pjV #RsIxpc 4. 参数:SLM透射函数 5cv,
>{~5 ~XN]?5GQf
:{e`$kz 5. 由理想系统到实际系统 |2+c DR ^+YGSg7 CVn;RF6 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 JJ= ~o@|c 因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 y2d_b/ 对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 Av\0GqF 实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 NWq [22X
| 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 o>!~*b';g,
6r?cpJV{
D0"yZp}
M\x7=*\ Nc^b8&
2J 应用示例详细内容 ]MBJ"1F X]f#w 仿真&结果 \p_8YC ~=aI2(b 1. VirtualLab中SLM的仿真 QyBK*uNdV $(!D/bvJ 由于可以嵌入组件,VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜,真实透镜等)。 M 2U@gC|{ 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 m78MWz]Yo 为优化计算加入一个旋转平面 |R|U z`
Y=#mx3. `XRb:d^ 7cQHRM+1 2. 参数:双凸球面透镜 m/"=5*pA zke~!"iq tI6USN% 首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 %d~9at6-B 由于对称形状,前后焦距一致。 *~MiL9m+? 参数是对应波长532nm。 A/W7;D 透镜材料N-BK7。 mqfEs0~I 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ag*Hs<gi T3PaG\5B
IDVY2`sM f1,$<Y|qU
d}A2I -n$rKEC4 3. 结果:双凸球面透镜 gx{~5&1 3C5D~9v Yk*57&QI 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加,干涉图案的出现时由于像差造成的。 I;fw]/M%! 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 =<27qj
一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 APOU&Wd 7Q4PjcD
UEdl"FwM4 HZ`G)1&)
dzC&7
9$ 4. 参数:优化球面透镜 @=|
b$E I}CA-8 P(gID 然后,使用一个优化后的球面透镜。 eDMwY$J
通过优化曲率半径获得最小波像差。 GzE3B';g 优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 .TrQ +k> 透镜材料同样为N-BK7。 "oGM>@q=B R5~vmT5W jnLo[Cf,H8 关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 m">
=QP R@{/$p:
yqc(32rF! EG:WE^4 5. 结果:优化的球面透镜 )-:f;#xJ X QoT},C UK9MWC5g9 由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 >rX R;4% 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 7bW!u*v-c 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 R;m0eG`
2/o/UfYjgF
h],%va[ /xbF1@XtL 6. 参数:非球面透镜 [LEh uEO2,1+ >^)5N<t? 第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 }u*@b10 非球面透镜材料同样为N-BK7。 <("w'd} 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 L5P}%1 _ -{sv3|P> 关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 $}c@S0%P" (dprY1noC [";5s&)q
.F$AmVTN D{d$L9. 7. 结果:非球面透镜 +g7nM7,1a wg~`Md .7^-*HT} 生成期望的高帽光束形状。 N5_.m(: 不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 9@a;1Wr/f 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 <UL|%9=~ h*LL(ow5
s7.*o@G
MOeLphY m8A_P:MQq 8. 总结 ~"YNG?Rre 基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 *^5,7}9Qo ,5"]K'Vce 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 {!?RG\EYN 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 `GWq3c5 .v&h>@'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。 T/6=A$4
# 0-~x[\>> 扩展阅读 e[dRHl */e5lRO\ 扩展阅读 ?YykCJJ ~@ 开始视频 0qUap*fvC - 光路图介绍 J0! E@ 该应用示例相关文件: M\6v}kUY - SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 Ax*~[$$~% - SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真 |;-r};
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