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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) y:,9I` aW  
    应用示例简述 5U~OP  
    1. 系统细节 \yG`Sfu2  
    光源 yb?{LL-uy  
    — 高斯激光 waCboK'  
     组件 d&u 7]<yDA  
    — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 G'9{a'  
    — 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 (z2Z)_6L*L  
     探测器 {i>Jfl]G}  
    — 视觉感知的仿真 thptm  
    — 高帽,转换效率,信噪比 zKxvN3!  
     建模/设计 8R}K?+]  
    — 场追迹: D%U:!|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。 &6/%k kv  
    4V$fGjJ3  
    2. 系统说明 .=XD)>$  
    (a }J$:  
    |1l&@#j!2  
    Mlj#b8  
    3. 建模&设计结果 j{;|g%5t  
    qo_]ZKL44  
    不同真实傅里叶透镜的结果: P"F{=\V1`<  
    W2eAhz&  
    9cfR)*Q  
    -72j:nk  
    4. 总结 9tk" :ld  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 9P.(^SD][z  
    <uD qYT$6  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 rY,PSK/j  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 8bOT*^b$H  
    (ua q<Cvg  
    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。 %hINpZMr  
    k|FSz#Y  
    应用示例详细内容 EgNH8i  
    %LQ/q 3?_  
    系统参数 >vujZw_0>  
    qS.)UaA  
    1. 该应用实例的内容 w!`Umll2  
    xmr|'}Pt[  
    +.@c{5J<  
    }fA;7GW+9  
    TvQ^DZbe  
    2. 仿真任务 ZJ(rG((!  
    a2yE:16o6  
    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。 ^u)rB<#BR  
    '7tBvVO_  
    3. 参数:准直输入光源 m<:IFx#  
    [U.v:tR   
    {Q~7M$  
    .Xd0 Q=1h  
    4. 参数:SLM透射函数 MEq"}zrh  
    hNbIpi=  
    %idk@~HCg  
    5. 由理想系统到实际系统 kdcQw7G  
    `#6x=24  
    9y^/GwUQ  
     用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ?`AGF%zp  
     因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 SRL-Z&M  
     对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 Wx]d $_  
     实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 Mo^`\ /x!  
     表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 ^$Krub{|  
    6)[< )?A.[  
    n &}s-`D  
    'Kz9ygZy  
    r]LCvsVa  
    应用示例详细内容 Hk;-5A|9  
    kX2d7yQZz  
    仿真&结果 ;7rv  
    7=k^M, a  
    1. VirtualLab中SLM的仿真 >I<PO.c!  
    $}tjS3klr  
     由于可以嵌入组件,VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜,真实透镜等)。 @-"R$HOT  
     以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 =|SdVv   
     为优化计算加入一个旋转平面 S%l:kKD  
    U7H9/<&o  
    };S0 G!  
    n29(!10Px  
    2. 参数:双凸球面透镜 #a,9B-X  
    C6QbBo  
    'M/ ([|@  
     首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 z"379b7cN  
     由于对称形状,前后焦距一致。 w>979g  
     参数是对应波长532nm。 #H5=a6E+q  
     透镜材料N-BK7。 $1 @,Qor  
     有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 X9XI;c;b-  
    Q"VMNvKYB  
    _H\<[-l  
    Cs1>bpY*R6  
    YYUe)j{T  
    3&*'6D Tg  
    3. 结果:双凸球面透镜 W`L!N&fB  
    `\b+[Nes  
    ,rO[mNk9@  
     生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加,干涉图案的出现时由于像差造成的。 44-r\>  
     较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 |4C^$  
     一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 I>"Ci(N  
    "s_Z&  
    vVVPw?Ww-  
    C1fyV]  
    O#_x)13  
    4. 参数:优化球面透镜 Kf.T\V4%  
    5 Op_*N{V  
    2 ZG@!Y|  
     然后,使用一个优化后的球面透镜。 %Fft R1"  
     通过优化曲率半径获得最小波像差。 pFO^/P'  
     优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 ( ?Q|s,  
     透镜材料同样为N-BK7。 oH-8r:{  
    ~F[L4y!sL  
    Ijedo/  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 U[||~FW'  
    `ROG~0lN(  
    U^_D|$6  
    REA;x-u*  
    5. 结果:优化的球面透镜 5D' bJ6PO  
    D}{b;Un  
    (bm;*2  
     由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 ]QrR1Rg  
     转换效率(68.6%)和信噪比一般。 $p$dKH  
     一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 >.DC!QV  
    .v])S}K  
    O<N#M{kc.  
    <P4 FzK  
    6. 参数:非球面透镜 r"]'`qP,  
    .eF_cD7v  
    AsxD}Nw[Z*  
     第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 ?R'Y?b  
     非球面透镜材料同样为N-BK7。 2@Lb foA  
     该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 r88"#C6E'  
    <z0WLw0'z  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 V|FrN*m  
    bToq$%sCg  
    X0uJNHO  
    f_\_9o"l  
    {eHAg<+  
    7. 结果:非球面透镜 x;#zs64f  
    k1}hIAk3u  
    ?F@%S3h.  
     生成期望的高帽光束形状。 O)#U ^  
     不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 6"QEJ  
     非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 pIO4,VL;W  
    A Y9 9!p  
    tP(h9|[N  
    2QUx&u:  
    97`WMs  
    8. 总结 s&tE_  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ?<%=: Yh  
    "(TkJbwC[  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 H^AE|U*-G  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Vfs $ VY2.  
    kgW @RD|  
    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^SZnMQf  
    ^mPPyT,(  
    扩展阅读 bS^WhZy'(  
    Mr3-q  
    扩展阅读 ~[W#/kd1n  
     开始视频 k$"d^*R  
    -     光路图介绍 ]z ==   
     该应用示例相关文件: *l+Cl%e  
    -     SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 6|;Uq'  
    -     SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真
    Q!'qC*Gyfn  
    kfrY1  
    q mQfLz7&x  
    QQ:2987619807 Z" v<0]rN  
     
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