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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) QGr\I/Y 应用示例简述 2zKo 1. 系统细节 }B=qH7u.K 光源 [.j]V-61 — 高斯激光束 8pk#sJ51 组件 lH)em.# — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 7"F|6JP"$c — 不同的傅里叶透镜设计(球面,非球面) 具有不同的性能和像差 w}j6.r 探测器 %l:|2s: — 视觉感知的仿真 &{zwM |Q@? — 高帽,转换效率,信噪比 PW*;S p 建模/设计 Z>x7|Q3CX — 场追迹: Z .bit_( 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 7a:*Y"f,~ ,2,SG/BB 2. 系统说明 @P_C%}(< =! N _^cb
M'umoZmW0 F?b'L
JS 3. 建模&设计结果 <TR/ ` ,@Fgr(?'`> 不同真实傅里叶透镜的结果: E kBae= %j*k
j|[(*i%7| =[P%_v`` 4. 总结 ,u}<Ws8N 基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 S5~`T7Ra h
L]8e>a? 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。
AanH{ 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 EO#gUv (0E U3w?] 光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统,如非球面系统。 #
0GGc. j:3EpD@GS 应用示例详细内容 Ap]4QqU YH[XRUa 系统参数 H>? :U] 4%wq:y<
)/ 1. 该应用实例的内容 CAUijMI@ S3uyn78hI k> b&xM! zmf"I[) ]3L@$`ys 2. 仿真任务 ]alh_U <ROpuY\!l 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。 uR#'lb`3 la'e[t7 3. 参数:准直输入光源 ~ J0,)_b%* bh6d./
v9%nau4 r\(v+cd 4. 参数:SLM透射函数 Dd| "iA Bk@)b`WR
u4:\UC' 5. 由理想系统到实际系统 Bv^+d\*1 Bul.RCP' 4|nQ=bIau 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 }0QN[$H! 因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 q*L
] 对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 {Q)dU-\ 实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 * [tc 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 ZB828T3
&yE1U#J( hG=k1T%=
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应用示例详细内容 I*Vt,JYx ;a|`s 仿真&结果 NZ>7dJ H+a~o=/cR 1. VirtualLab中SLM的仿真 &vCeLh:s dFQo 由于可以嵌入组件,VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜,真实透镜等)。 - %|P 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 %`#G92Z_ 为优化计算加入一个旋转平面 F\5X7ditD "OO96F A t{U~^ SSE3tcRRl 2. 参数:双凸球面透镜 @g4Shlx| Z!=L XYjcJ 首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 XYe~G@Q Z 由于对称形状,前后焦距一致。 B/mYoK 参数是对应波长532nm。 .U9R># 透镜材料N-BK7。 :r&iMb:Ra 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 mzGjRl=O 1HhX/fpq
0#QKVZq2> -0$:|p?@^
Gzw@w{JBL Pp+~Cir 3. 结果:双凸球面透镜 L}$z/jo 0x@A~!MoP Q&xjF@I 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加,干涉图案的出现时由于像差造成的。 86%%n?"} 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 Ry z?v<)h 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 oV9z(!X/
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.n`( X#,*l n!G.At'JP
HY ;9?KJ' 4. 参数:优化球面透镜 9_ZBV{
U&P{?>{u */w7?QOv 然后,使用一个优化后的球面透镜。 xvmt.> f 通过优化曲率半径获得最小波像差。 r?p[3JJ;mG 优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 l$a?A[M$ 透镜材料同样为N-BK7。 U]hF
y<uAp @QdnjXII* 关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 l4vTU= *%\mZ,s"
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2 5. 结果:优化的球面透镜 sWHyL(C@ 6)}B"Qd *}cSE|S% 由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 F_=1;,K% 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 A1),el-^5 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 &nY;=Hv`WY
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mnjs(x<m sN~ \+_ 6. 参数:非球面透镜 [A5W+pDm kz B\'m,l m\ S\3n 第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 c8Z A5| 非球面透镜材料同样为N-BK7。 M;jcUX_{ 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 mR%FqaN_ T\9~<"P^ 关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 5\hd4 j 1*f]va 9b"MQ[B4#a
0[T,O,y tY+$$GSQj 7. 结果:非球面透镜 6>`c1
\8f #%$28sxB '<dgT&8C 生成期望的高帽光束形状。 mwC=o5O 不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 C <B<o[:H 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 $f$|6jM W)*p2#l
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"m$3)7 $ 9Uf j 8. 总结 DM{ 4@*] 基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 SA;#aj}rV z6*<V5<7 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ]:ZdV9` 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 }V]R+%:w@ IH9.F 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。 ,7_4z]jK J00VTb` 扩展阅读 [?k8}B)mHB |[$~\MU 扩展阅读 X4|4QgY 开始视频 ~P.I< - 光路图介绍 HKDID[d0 该应用示例相关文件: B<?wh0 - SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 3g~'5Ao - SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真 "IQ/LbOqm_
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