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基于SLM光束整形系统中光学系统像差的研究
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infotek
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)
KDRIy@[e
应用示例简述
.[= 0(NO
1. 系统细节
z}8rD}BH
光源
qZKU=HM
— 高斯激光束
+s1+;VUs3
组件
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— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统
(cNT ud$
— 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
lG%oqxJ+ L
探测器
#`y7L4V*o
— 视觉感知的仿真
^Bm9yR
— 高帽,转换效率,信噪比
B`"-~4YAf
建模/设计
p8Lb*7W
— 场追迹:
g B+cU
基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。
q/70fR7{v
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2. 系统说明
? Ew>'(Q
<^n9?[m*
W`6nMFg
*|_u~v:)|5
3. 建模&设计结果
1swh7
WQiEQ>6(t(
不同真实傅里叶透镜的结果:
kl3#&>e
Yfxc$ub
KM< M^l_Q
53BXz= k
4. 总结
UupQ*,dJ
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。
u"X8(\pOn
uDH)0#
理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。
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分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。
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I*6L`#j[
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统,如非球面系统。
j(/"}d3osm
?o9l{4~g
应用示例详细内容
GdL\
d/P$q MD
系统参数
9DKmXL
6tzZ j:yq
1. 该应用实例的内容
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MT%ky
W%0-SR
}! zjj\g^
wpx,~`&
2. 仿真任务
W=I%3F_C"R
0 I;>du
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。
g>OGh o
-}4 H'%Z(i
3. 参数:准直输入光源
7dV^35 KP
rd%3eR?V
cX*
Dih~5
4. 参数:SLM透射函数
PM%./
/xrt,M@
^4 es
5. 由理想系统到实际系统
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Vk0O^o
-?LSw
用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。
mc!3FJ
因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。
9Ki86
对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。
Cv;z^8PZJz
实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。
ZPZ1 7-
表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。
"=4=Q\0PT
$Cc4Sggq
8ne5 B4
1REq.%/=
F^`sIrZvs
应用示例详细内容
b*P\a
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仿真&结果
d=lZhqY
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1. VirtualLab中SLM的仿真
1(On.Y=
;qG a|`#j
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)。
P3lNns3
以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。
4~Lw:o1a
为优化计算加入一个旋转平面
"GZhr[AW
:*}tkr4&eh
mUnnk`v
LjxTRtB_
2. 参数:双凸球面透镜
P d*}0a~
3bE^[V8/
"uZ'oN
首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。
I&1Mh4yu
由于对称形状,前后焦距一致。
0FEb[+N
参数是对应波长532nm。
1AoBsEnd
透镜材料N-BK7。
+k8><_vr}
有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。
)I!l:!Ij*D
Nm\I_wjX
K")-P9I6-f
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"#[Y[t\Ia
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3. 结果:双凸球面透镜
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7p u*/W~
I"<~!krt%
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。
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较低的转换效率(56.8%)和信噪比。
3z~zcQ^\
一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。
m;Sw`nw?
dzbzZ@y
9D8el}uHf
J5|Dduv
XPWK"t01
4. 参数:优化球面透镜
tw*qlb FHv
U R@'J@V#:
''f
然后,使用一个优化后的球面透镜。
YW/YeID
通过优化曲率半径获得最小波像差。
u\=Nu4)Z F
优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。
kFuaLEJi
透镜材料同样为N-BK7。
H6'xXS
E\RQm}Z09
`"-)ObOj}
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003
k}jH
3~Ipcr B
b?HW6Kfc
*h-nI=
5. 结果:优化的球面透镜
VQqEsnkz
V3I&0P k
dVCBpCxI
由于球面像差,再次生成一个干涉图样。
}.`ycLW'
转换效率(68.6%)和信噪比一般。
/H!I90
一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。
3(FJ<,"D}
hiP^*5h
pN%L3?2
}tj@*n_
6. 参数:非球面透镜
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D&N5)
o?hya.;h4
第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。
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非球面透镜材料同样为N-BK7。
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该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。
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关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003
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S ._9
Ij{{Z;o3
&?YQVwsN
7. 结果:非球面透镜
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)v ['p
v*]|1q%/
生成期望的高帽光束形状。
O]lWaiR`
不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。
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非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。
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G H^i,88
E!3W_:Bs
c%i/ '<Afr
dos$d3B4
8. 总结
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基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。
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p,ZubRJ"
理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。
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分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。
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J/RUKhs/
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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b6);bX>e
扩展阅读
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f9OVylm
扩展阅读
c67O/ B(
开始视频
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-
光路图介绍
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该应用示例相关文件:
vbFY}
-
SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计
i3#]_ p{
-
SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真
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