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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) FQ);el'_V  
    应用示例简述 OYe @P  
    1. 系统细节 `DEz ` D  
    光源 0Tq6\:  
    — 高斯激光 w@hm>6j  
     组件  M*%iMz  
    — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 qF>}"m  
    — 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 Cfa?LgSz  
     探测器 9HWtdJ+^C=  
    — 视觉感知的仿真 1;SWfKU?.  
    — 高帽,转换效率,信噪比 N'TL &]  
     建模/设计 d6wsT\S  
    — 场追迹: d'PjO-"g  
     基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 Zpg$:Rr  
     /I="+  
    2. 系统说明 xaejG/'iK  
    #p0vrQ;5f  
    i :@00)V{,  
    O"^KX5  
    3. 建模&设计结果 fAYm3+.l3  
    {5:y,=Y  
    不同真实傅里叶透镜的结果: @ 3FTf"#Y  
    cu.f]'  
    F?TAyD*  
    Xn4U!<RT"  
    4. 总结 mI@]{K}Q%  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 @"];\E$sI  
    ;ZB[g78%R%  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 UP^{'eh  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 v 6Tz7  
    }>>BKn   
    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。 Yaht<Hy  
    9>%ti&_-jt  
    应用示例详细内容 mZ'`XAS~;  
    X& pK#=  
    系统参数 eA4@)6WP(  
    u05Zg*.[  
    1. 该应用实例的内容 3 rV)JA  
    Fep#Pw1  
    wm !Y5  
    _5y3<H<?  
    hgLwxJu  
    2. 仿真任务 {+!m]-s  
    w>J|416  
    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。 H9F\<5n]-l  
    5_9mA4gs@  
    3. 参数:准直输入光源 L slI!.(  
    Wyd,7]'z)Z  
    FY@ErA7~  
    3a_~18W  
    4. 参数:SLM透射函数 { owK~  
    GMyzQ]@}  
    9s7sn*aB#5  
    5. 由理想系统到实际系统 [}}?a   
    mbK$_HvU  
    4[v %]g`  
     用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 $i;%n1VBg  
     因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 Z.ky=vCt  
     对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 1/:WA:]1 ,  
     实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 1Ue )&RW  
     表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 bj=kqO;*O  
    KLrxlD4\  
    5ro^<P0f**  
    pX `BDYg.  
    SvLI%>B=9  
    应用示例详细内容 $F"'= +0  
    bz<f u  
    仿真&结果 SfLZVB  
    T{<riJ`O  
    1. VirtualLab中SLM的仿真 ZF^$?;'3  
    Q'>pOtJG*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)。 f~ kz=R=  
     以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 agp`<1h9  
     为优化计算加入一个旋转平面 *")Req  
    F!(Vg  
    ^YiGvZJ  
    K[r<-6TS  
    2. 参数:双凸球面透镜 3}~.#`QeY  
    %? -E)n[  
    cNOtfn6?F  
     首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 jwhc;y  
     由于对称形状,前后焦距一致。 d 5jZ?  
     参数是对应波长532nm。 /enlkZx=8  
     透镜材料N-BK7。 BQTZt'p  
     有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 3Z/_}5%"  
    RC?gozBFJ  
    :+#$=4  
    W>W b|W  
    >J(._K  
    a8nqzuI  
    3. 结果:双凸球面透镜 5argw+2s4$  
    b?i5C4=K  
    rMr:\M]t  
     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\&CQiPS  
     较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 lgrD~Y (x  
     一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 XNbeYj  
    o rBB5JJ  
    :`Kv\w.  
    ./5LV)_`  
    .Nk'yow  
    4. 参数:优化球面透镜 4Ys\<\~d  
    |xYr0C[Pq  
    +q*WY*gX  
     然后,使用一个优化后的球面透镜。 vo (riHH  
     通过优化曲率半径获得最小波像差。 Z;/QB6|%  
     优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 %Yw?!GvL[  
     透镜材料同样为N-BK7。 z H|YVg  
    L;RHs hTy  
    N W]zMU{c  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 UA4="/  
    '`+8'3K~E  
    ~cr##Ff 5  
    A4{14Y;?  
    5. 结果:优化的球面透镜 pYN.tD FO  
    A_8Xhem${  
    Q Uy7Q$W  
     由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 G]v BI=  
     转换效率(68.6%)和信噪比一般。 ?kM2/a"{G  
     一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 ^=Dz)95c  
    Phq"A[4=O  
    +h ]~m_O  
    mP*Ct6628n  
    6. 参数:非球面透镜 R E0ud_q2  
    {"PIS&]tR  
    )&6ZgRq  
     第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 ~`97?6*Ra  
     非球面透镜材料同样为N-BK7。 'nIKkQ" N  
     该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ~Z`Cu~7  
    *3iEO>  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ctOBV  
    s3-TBhAv  
    &M>o  
    6nA/LW\x  
    3d`u!i?/  
    7. 结果:非球面透镜 ^]5^p9Jt"e  
    %ZsdCQc{`  
    {h*)|J  
     生成期望的高帽光束形状。 NR3h|'eC  
     不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 `O0bba=:=  
     非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 #HDP ha  
    w2H^q3*  
    9^+E$V1@  
    + mPVI  
    3y tlD'  
    8. 总结 'iWDYZ?  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 FLo`EE":O(  
    oTJ^WePZQ  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 w2SN=X~#  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 h_HPmh5  
    kBU`Q{.  
    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。 p%R+c  
    7NvnCs  
    扩展阅读 !^'6&NR#K  
    Ot+Z}Z-  
    扩展阅读 '':MhRb  
     开始视频 Z aYUf  
    -     光路图介绍 GdYQq.  
     该应用示例相关文件: MTip4L W9  
    -     SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 m[CyvcF*u  
    -     SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真
    <0!<T+JQ  
    cd|/ 4L 6  
    Zi?:< H}  
    QQ:2987619807 ^z`d 2it  
     
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