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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) g-bHf]' 应用示例简述 p>Qzz`@e 1. 系统细节 l*e*jA_>:7 光源 )4toBDg" — 高斯激光束 to|O]h2*U2 组件 z)#I"$!d — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 N!
}p — 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 SRRqIQz 探测器 |~Z.l — 视觉感知的仿真 xVfAlN37( — 高帽,转换效率,信噪比 AVF(YD<U 建模/设计 I~-W4{ — 场追迹: sC(IeGbX 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 W.'#pd *%=BcV+, 2. 系统说明 $BXZFC_1S yT.h[yv"w
@!"w.@Y I}q2)@ 3. 建模&设计结果 ^Vso`(Ss KLBU8% 不同真实傅里叶透镜的结果: iVTC"v >B!E 6ah
|-a5|3 HIsIW%B 4. 总结 7/&i'y 基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 :PE{2* 'y[74?1 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ePv3M&\J 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 |r>+\" X 2Tec#eYe 光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统,如非球面系统。 )CJXkzOX [ uU"=H| 应用示例详细内容 }E0~' `<2k.aW4e8 系统参数 lqe|1vN (H5nz': 1. 该应用实例的内容 >'ev_eAk 8eq*q zisf8x7^W c%+/TO xvw @'| 2. 仿真任务 N-Fs-uB 55q!2>Jh. 在之前的案例中,采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中,使用真实的透镜进行替换,该透镜存在多种光学像差。 QxS]6hA <+Eu.K& 3. 参数:准直输入光源 d!0iv'^ t ~tx|C3A`d
`yF6-F [$M=+YRHMW 4. 参数:SLM透射函数 -LzkM" PkX4 !
]8@s+N 5. 由理想系统到实际系统 VaP9&tWXj +q n[F70} I]Ev6>=; 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 + OKk~GYf 因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 :j^IXZW 对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 4fauI%kc 实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 K|L&mL&8 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 ncTPFv
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|BGB60}]f 7[=\bL 应用示例详细内容 lCafsIB +pUG6.j% 仿真&结果 ]31>0yj[Q Z9wKjxu+ 1. VirtualLab中SLM的仿真 oZ,J{I!L x{DTVa
6y2 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)。 #qLsAw--Q 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 :1asY:)vNP 为优化计算加入一个旋转平面 .A6D&-&z RN^<bt{_U =csh=V@s ^?M# |> 2. 参数:双凸球面透镜 *^y,Gg/ + Vv+<M |$|B0mj 首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 f/7on|bv 由于对称形状,前后焦距一致。 *kYJwO^ 参数是对应波长532nm。 YCl&}/.pA 透镜材料N-BK7。 Mi~x(W@}3 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 3vXa#f>P< IA%|OVAfF
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c Y`N w E 3. 结果:双凸球面透镜 7D(Eo{ue VLPPEV-u CCHGd&\Z 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加,干涉图案的出现时由于像差造成的。 !78P+i 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 |)VNf.aJZ 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ="p,~ivrz Ec9%RAxl
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mzf~qV^T 4. 参数:优化球面透镜 &w!(.uDO R ;k1(p 2c*w{\X 然后,使用一个优化后的球面透镜。 EtnuEU 通过优化曲率半径获得最小波像差。 dVMduo 优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 Tnv,$KOhs 透镜材料同样为N-BK7。 s%QCdU ] |.z4 VJi4 W7W(jMH 关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 w=_q<1a .],:pL9d
vA"LV+@ +H:}1sT;n 5. 结果:优化的球面透镜 XuoyB{U L\hid/NL {SF'YbY 由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 *ESi~7;# 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 ,. zHG 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 K=!
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tkYPfUvTE 7{tU'`P> 6. 参数:非球面透镜 n-9a0_{k ekW#| O7]kcA 第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 mlYkn 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ce3``W/H3 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 2:@,~{`#* X$Shi
*U[ 关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 `PZ\3SC'i P~#LbUP( q[Tl#*P?y
]u^ybW" ef7 BG( 7. 结果:非球面透镜 ;VzdlCZ@ N1}r%!jk/ o5['5?i} / 生成期望的高帽光束形状。 v^J']p 不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 p"7]zq]' 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 OHwH(}H? A{dqB
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ZA&bp{}D u+y3(0 8. 总结 s",G
w]8 基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Q,M,^_ .}GOHW)} 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ?\I@w4 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 0dIGX |e p1[|5r5Day 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。 HWIn.ij guVuO 扩展阅读 1Vkb}A,' )gz]F_ 扩展阅读 >(_2'c*[w 开始视频
n!sOKw - 光路图介绍 #)m[R5g( 该应用示例相关文件: yRi5t{!V - SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 WZn"I&Z - SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真 \irKM8]LJ
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