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    [分享]基于SLM光束整形系统中光学系统像差的研究 [复制链接]

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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2020-11-13
    空间光调制器(SLM.0003 v1.0) P0l fK}  
    应用示例简述 ys9:";X;}  
    1. 系统细节 r1L@p[>  
    光源 U>2KjZB  
    — 高斯激光 0;bdwIP3  
     组件 ;g0Q_F@;p  
    — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 n n7LL+h  
    — 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 zm&[K53  
     探测器 rl|'.~mc  
    — 视觉感知的仿真 >v+1 v  
    — 高帽,转换效率,信噪比 46>rvy.r  
     建模/设计 # e? B  
    — 场追迹: COh#/-`\1  
     基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ET}Z>vU}+  
    4z<c8 E8  
    2. 系统说明 J&A1]T4d  
    {`!6w>w0  
    KU|W85ye  
    vB7Gx>BQd  
    3. 建模&设计结果 /vSGmW-*  
    #X-C~*|>j  
    不同真实傅里叶透镜的结果: I3Vu/&8f|  
    !Cr3>tA  
    5#.m'a)  
    h4` 8C]  
    4. 总结 5iA>Z!sP[  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 w;O-ATUzN  
    6Z_V,LD9L  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 cGV%=N^BE<  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Nf] ?hfJ  
    (<Cq_K w  
    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。 $g>bp<9v4  
    t% qep|  
    应用示例详细内容 v9f+ {Y%-  
    H$I~Vz[\yb  
    系统参数 VIAq$iu7  
    kLgkUck8]  
    1. 该应用实例的内容 #*iUZo  
    r&LZH.$oh  
    4/(#masIL  
    hz:7W8  
    'zUV(K?2]  
    2. 仿真任务 m9[ 7"I  
    /b,>fK^  
    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。 </25J((  
    '4'Z  
    3. 参数:准直输入光源 :rb;*nY!  
    9lq5\ tL-  
    1 uU$V =  
    M(C">L]8  
    4. 参数:SLM透射函数 "1a;);S=*)  
    !<];N0nt#  
    tD.#*.7  
    5. 由理想系统到实际系统 ("a@V8M`$F  
    ?'k_K:_  
    YoKE=ln7  
     用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 r?DCR\Jq  
     因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 V lx.C~WYn  
     对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 d|R-K7 ~~  
     实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 cSPQ NYU:  
     表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 89M'klZ   
    if&bp ,  
    z6`0Uv~  
    Htgo=7!?\3  
    dXTD8 )&  
    应用示例详细内容 UwUHB~<oE  
    ()aCE^C  
    仿真&结果 wNmpUO ?  
    ?s2-iuMPd  
    1. VirtualLab中SLM的仿真 ~v8X>XDL?T  
    `NtW+v  
     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)。 5t%8y!s  
     以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 Ck/44Wfej  
     为优化计算加入一个旋转平面 .))g]CH  
    Ey7zb#/<!  
    D9+qT<ojN  
    /l<(i+0  
    2. 参数:双凸球面透镜 D&FDPaJM  
    1'f_C<.0  
    +2iD9X{$MX  
     首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ;a?<7LIx  
     由于对称形状,前后焦距一致。 v? ."`,e  
     参数是对应波长532nm。 O|t>.<T?  
     透镜材料N-BK7。 f&CQn.K"  
     有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 1o&zA<+NY  
    Cf(WO-F^  
    Phi5;U!  
    ,yC..aI  
    H4ie$/[$8  
    %np(z&@wi  
    3. 结果:双凸球面透镜 o-bH3Jkb]&  
    g**!'T4&o  
    H~yHSm 3  
     生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加,干涉图案的出现时由于像差造成的。 a{xJ#_/6  
     较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 _;3,  
     一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 brmS J7  
    U5C]zswL  
    G_1r&[N3  
    cg{5\ Vl  
    K~d'*J-  
    4. 参数:优化球面透镜 "73*0'm  
    \:+\H0Bz  
    6 rnFXZ\  
     然后,使用一个优化后的球面透镜。 vD8pVR+  
     通过优化曲率半径获得最小波像差。 1 3 ]e< '  
     优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。  Z}t;:yhR  
     透镜材料同样为N-BK7。 c>$d!IKCL  
    B& @ pZYl  
    RNc:qV<H  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ;t*SG*Vi  
    A8tJ&O rwY  
    (nQm9 M(  
    LF7 }gQs ^  
    5. 结果:优化的球面透镜 2Vti|@JYp  
    H{n:R *  
    2OUx@Vj  
     由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 q;[HUyY,  
     转换效率(68.6%)和信噪比一般。 {_b2!!p  
     一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 sl-wNIQ  
    UJ,vE}=_{  
    .I>rX#aNt  
    w4P;Z-Cd  
    6. 参数:非球面透镜 pyV`O[  
    ^B1Ft5F`b  
    \i+AMduAo  
     第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 c1E{J <pZ  
     非球面透镜材料同样为N-BK7。 Ub\^3f  
     该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 S"*k#ao  
    nl}LT/N  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 JOG- i  
    Pd+*syOM  
    SZTn=\  
    VWzQXo  
    R ?s;L r  
    7. 结果:非球面透镜 X'b3CS4  
    PESvx>:  
    Z-lhJ<0/Pa  
     生成期望的高帽光束形状。 .u\$wJ9Ai  
     不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 k6"(\d9o  
     非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 h[u@UGK%  
    qv(3qY  
    OCu_v%G 0  
    M @KQOAzt  
    eyh}O  
    8. 总结 iDcTO}  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 @k{q[6c2 n  
    s<LnUF1b  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 oUn+tu:  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 LpY{<:y  
    pq r_{  
    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。 Ej)7[  
    3\4e{3$  
    扩展阅读 L+G0/G}O\  
    ^;ZpK@Luk  
    扩展阅读 uDND o  
     开始视频 TgjjwcO Y  
    -     光路图介绍 >yKz8SV#  
     该应用示例相关文件: g4k3~,=D3  
    -     SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 UF^[?M =  
    -     SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真
    EUs9BJFP  
    KDb j C'3  
    hBRi5&%  
    QQ:2987619807 E`.hM}h  
     
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