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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) x&ngCB@O  
    应用示例简述 2MV!@rx  
    1. 系统细节 }mZ sK>  
    光源 sPu@t&$  
    — 高斯激光 %\ifnIQ  
     组件 MJ=(rp=YU9  
    — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 7$z]oVbO'  
    — 不同的傅里叶透镜设计(球面,非球面) 具有不同的性能和像差 p41TSALq  
     探测器 )A@i2I  
    — 视觉感知的仿真 ODggGB`H`  
    — 高帽,转换效率,信噪比 ^an3&  
     建模/设计 O&]P u5  
    — 场追迹: c" |4'#S  
     基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 qs["&\@  
    F2B9Q_>P  
    2. 系统说明 d0b`qk @4  
    Vy- kogVt  
    jm~qD T,  
    Yv!r>\#0S  
    3. 建模&设计结果 y;.U-}e1  
    'S[&-D%(3  
    不同真实傅里叶透镜的结果: L.%N   
    VGHy|5K$  
    Po ,zTz   
    myR}~Cj;q  
    4. 总结 6 4fB$  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 H{XD>q.  
    lZt{L0  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 wDL dmrB  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 A9?h*/$  
    I3#h  
    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。 q h+c}"4m  
    qoifzEc`U  
    应用示例详细内容 2l8TX#K  
    UC u4S >  
    系统参数 B!;qz[]I  
    6v]y\+  
    1. 该应用实例的内容 JfrPK/Vn  
    uB`H9  
    9b8kRz[ c  
    |%i|P)]  
    cNd;qO0$  
    2. 仿真任务 K F:W:8  
    ^2|G0d@.:  
    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。 pejG%pJ  
    .5t|FJ]`$  
    3. 参数:准直输入光源 FtEmSKD  
    hDP&~Mk  
    aDae0$lc.S  
    ,.g9HO/R1  
    4. 参数:SLM透射函数 9rCvnP=  
    #?V7kds]  
    ]Uy cT3A  
    5. 由理想系统到实际系统 -f4>4@y  
    +FYQ7UE  
    !6d6b@Mv  
     用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 " iKX-VIl  
     因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 x'uxSeH$  
     对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 /IkSgKJiz\  
     实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 #Q6.r.3@x  
     表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 #wvmVB.5~  
    ](z?zDk  
    *1>zE>nlP  
    ? eU=xO  
    h/AL `$  
    应用示例详细内容 v4YY6? 4  
    bM9:h  
    仿真&结果 ~kkwPs2V  
    c^$+=-G{fd  
    1. VirtualLab中SLM的仿真 Y(` # J[  
    Z6`oGFq  
     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)。 =>_k;x  
     以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 +dt b~M  
     为优化计算加入一个旋转平面 6?CBa]QG  
    (ohza<X;6  
    pFUW7jE  
    $;ssW"7~Qn  
    2. 参数:双凸球面透镜 4Y=sTXbFt  
    7Lv5@  
    l5}b.B^w  
     首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 %U4w@jp  
     由于对称形状,前后焦距一致。 hlgBx~S[  
     参数是对应波长532nm。 &>0ape  
     透镜材料N-BK7。 T9N&Nh7 3  
     有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 Je5UVf3>2&  
    LvtZZX6!  
    ~MgU"P>  
    CXzN4!  
    )/:r $n7  
    f\Fk+)e@  
    3. 结果:双凸球面透镜 -d|VXD5N  
    upJ|`,G{  
    W/U_:^[-  
     生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加,干涉图案的出现时由于像差造成的。 bhI yq4N  
     较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 5:=ECtKi  
     一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 o`!7 ~n  
    XO=UKk+EK  
    _QhB0/C  
    jMT];%$[  
    pxF<L\L?:  
    4. 参数:优化球面透镜 iTt#%Fs)4M  
    nt"8kv  
    Rilr)$  
     然后,使用一个优化后的球面透镜。 ]/_GHG9  
     通过优化曲率半径获得最小波像差。 ^aW?0qsH  
     优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 L 1fK  
     透镜材料同样为N-BK7。 q0}?F  
    K}]0<\N  
    s 4Mi9h_  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ""dX4^gtU  
    K-xmLEu  
    aWLeyXsAu  
    f> u{e~Q,  
    5. 结果:优化的球面透镜 Tz=YSQy$9  
    /R_*u4}iD  
    $rZ:$d.C  
     由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 `f@VX :aL}  
     转换效率(68.6%)和信噪比一般。 Y'.WO[dgf  
     一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 O$><E8q  
    `%2e?"OOJ  
    8\M%\]_  
    wGqQR)a  
    6. 参数:非球面透镜 K|H&x"t  
    >};6>)0  
    4b"%171  
     第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 I92c!`{  
     非球面透镜材料同样为N-BK7。 ,sAN,?eG~  
     该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 R|Oy/RGY$  
    S;o U'KOY  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 %^L :K5V  
    8Ee bWs*1  
    /12D >OK  
    "CEy r0h  
    bb6 ~H  
    7. 结果:非球面透镜 /S]W< 8d  
    ez2 gy"  
    ,_66U;T  
     生成期望的高帽光束形状。 :'OCQ.[{s  
     不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 [;c'o5M&  
     非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 I5"ew=x#  
     c|N!ZYJI  
    iA~b[20&  
    z.H*"r  
    ASuxty  
    8. 总结 8ycmvpJ  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 {__Z\D2I  
    -R!qDA"  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 W|U!kqU  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 0Fw0#eE  
    Co2* -[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。 5 zlgmCGow  
    Sx,O)  
    扩展阅读 Lw=.LN  
    qYg4H|6  
    扩展阅读 O&# bC  
     开始视频 >'i d/  
    -     光路图介绍 $'f<4  
     该应用示例相关文件: "y>\ mC  
    -     SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 8#%p[TLj  
    -     SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真
    \TG!M]D:  
    %Fc, $ =  
    I/bED~Z:a  
    QQ:2987619807 xMsos?5}  
     
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