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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) @gx]3t*]I  
    应用示例简述 mg3YKHNG  
    1. 系统细节 P`CQ)o  
    光源 pmUC4=&e  
    — 高斯激光 rb.:(d)T  
     组件 fn//j7 j  
    — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 74A&#ecb{  
    — 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 bT:;^eG"  
     探测器 ;k1VY Ie}  
    — 视觉感知的仿真 R,hwn2@B  
    — 高帽,转换效率,信噪比 rgv$MnG  
     建模/设计 RLh%Y>w  
    — 场追迹: b5 AP{ #  
     基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 :Mu]* N  
    !&G& ~*.x  
    2. 系统说明 U4NA'1yo  
    wx/*un%2  
    x1+V  
    Cj)*JZV G  
    3. 建模&设计结果 ,7Q b24A  
    qaBL  
    不同真实傅里叶透镜的结果: uw&p)  
    yEL5U{  
    ?D@WXE0a  
    NW*$+u%/R  
    4. 总结 J.,7d ,  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 :N=S nyz  
    d?GB#N|+g  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 V?C a[  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ^hwTnW9Z1:  
    om0g'Qa  
    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。 /:w.Zf>B9  
    sc# q03  
    应用示例详细内容 Kb#Z(C9  
    K"=I,Vr:  
    系统参数 ?h-:,icR  
    hRktvO)K  
    1. 该应用实例的内容 <QRRD*\  
    2$> <rB  
    u85Uy yN  
    J+nUxF;EE  
    d/I*$UC  
    2. 仿真任务 G4K3qD#+H  
    sTzt  
    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。 1NU@k6UHl  
    }C{wGK+o[  
    3. 参数:准直输入光源 7,D6RP(b  
    }FAO.  
    -*0U&]T  
    .5YW >PV  
    4. 参数:SLM透射函数 ujoJ6UOG  
    a.G;s2>  
    a*UxRi8  
    5. 由理想系统到实际系统 /U,;]^  
    wb (quu  
    :LMLY<8>9  
     用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 Q\GSX RP  
     因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 p>0n~e  
     对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 \XgpwvO".  
     实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 s% (|z  
     表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 rTYMN  
    )p+6yH  
    $n9Bp'<  
    S5xum_Dq  
    ~g|z7o  
    应用示例详细内容 !I[|\ 4j  
    ~&T%u.u 7  
    仿真&结果  C\5"Kb  
    2VA mL7)  
    1. VirtualLab中SLM的仿真 iz\GahK  
    GMYfcZ/,K  
     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)。 g/e2t=qP  
     以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 fg0zD:@rA  
     为优化计算加入一个旋转平面 $]S*(K3U ~  
    @vkO(o  
    |qX[Dk  
    uO}UvMW  
    2. 参数:双凸球面透镜 Ny)N  
    4ai|*8.  
    4ROuy+Ms'  
     首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 -jQM h  
     由于对称形状,前后焦距一致。 :PF6xL&  
     参数是对应波长532nm。 ' lMPI@C6r  
     透镜材料N-BK7。 f" g-Hbl5  
     有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ,5HC &@  
    u:s[6T0  
    d{G*1l(X  
    M*lCoJ  
    MWron_xg  
    iF'qaqHWY4  
    3. 结果:双凸球面透镜  Oa/#2C~  
    W]= $0'  
    [5sa1$n96G  
     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。 { x/~gp  
     较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ftwn<B  
     一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 &5o ln@YL  
    r*XEne  
    /#xx,?~xx0  
    y ZR\(\?<  
    'n4$dv% q  
    4. 参数:优化球面透镜 ;{hE]jReH  
    $ %BNoSK  
    kKEs >a  
     然后,使用一个优化后的球面透镜。 KBkS>0;X  
     通过优化曲率半径获得最小波像差。 ^4 ?LQ[t'  
     优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 2u?k;"]V  
     透镜材料同样为N-BK7。 97SOa.@  
    ym.:I@b?6  
    (,!G$~Sy  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 #Qnl,lf  
    >* >}d%  
    "-a CF  
    65||]l  
    5. 结果:优化的球面透镜 6A,-?W'\  
    MclW!CmJ  
    U9eb&nd  
     由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 }6!*H!  
     转换效率(68.6%)和信噪比一般。 nb,+!)+  
     一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 $F/Uk;*d!  
    S<bsrS*$  
    8-cCWo c  
    T5b*Ia  
    6. 参数:非球面透镜 *N!>c&8  
    7r,h[9~e  
    Qq*Ks 5   
     第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 s%l`XW;v  
     非球面透镜材料同样为N-BK7。 TM2pE/P  
     该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 J.^%VnrFO9  
    1'Y7h;\~\  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 0` \!O(jJ  
    C|hD^m  
    N^;rLrm*  
    O{w'i|  
    Tj v)jD  
    7. 结果:非球面透镜 k2Y *  
    w:+wx/\  
    cH>3|B*y  
     生成期望的高帽光束形状。 N~t4qlC/  
     不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 H". [&VP5Z  
     非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 B9i< ="=p  
    CP"  
    E/IoYuB  
    X8Y)5,`s  
    *j"u~ N F  
    8. 总结 uEX+j  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 g r[M-U  
    yirQ  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 .5K}R<  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 m(o^9R_=^9  
    ?4A$9H  
    光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统,如非球面系统。 ?@YABl  
    ~D1&CT#s  
    扩展阅读 5%1a!M M M  
    O\&-3#e  
    扩展阅读 l`k""f69W  
     开始视频 3Eu;_u_  
    -     光路图介绍 PRQEk.C  
     该应用示例相关文件: ZW)_dg9  
    -     SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 |(77ao3  
    -     SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真
    o`+$h:zm@  
    L2<IG)oXU  
    eb#p-=^KP  
    QQ:2987619807 tS:/:0HnA)  
     
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