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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) uKz,SqX  
    应用示例简述 "S&@F/  
    1. 系统细节 za:a)U^n  
    光源 MZpK~c1`  
    — 高斯激光 `6[I^qG".  
     组件 ,h{A^[yl  
    — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 N0K){  
    — 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 v~T7`  
     探测器 Vs)--t  
    — 视觉感知的仿真 S@}1t4Ls:  
    — 高帽,转换效率,信噪比 Iq#ZhAk  
     建模/设计 b{d4xU8'  
    — 场追迹: P7 ]z  
     基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 oT{@_U{*J  
    2+cNo9f  
    2. 系统说明 1VF    
    5aBAr  
    ed!:/+3e/  
    T;diNfgg  
    3. 建模&设计结果 9U {y1}  
    +vNZW@_$D  
    不同真实傅里叶透镜的结果: hY*0aZ|(  
    6vp *9  
    8>7RxSF  
    +B'8|5tPX  
    4. 总结 g ^!C  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 j}BHj.YuP  
    65oWD-  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ]Ni;w]KE  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Nrah;i+H\o  
    !Oj)B1gc6&  
    光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统,如非球面系统。 Z2Zq'3*  
    k-E{d04-2  
    应用示例详细内容 "c(Sysl.L  
    TgTnqR@/  
    系统参数 tM,%^){p$  
    4"@GNk~e  
    1. 该应用实例的内容 ?f*Q>3S)  
    ewuXpv%vwW  
    K7e4_ZGI  
    )i>[M"7  
    `e]6#iJ^  
    2. 仿真任务 !)qQbk  
    ]WUC:6x  
    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。 =39 ?:VoD  
    1`LXz3uBe  
    3. 参数:准直输入光源 nRb^<cZf  
    KECElK3uj  
    Nwc!r (  
    v)f7};"z   
    4. 参数:SLM透射函数 RA],lNs  
    1|ZhPsD.}g  
    v8/6wy?  
    5. 由理想系统到实际系统 Q}*y$se!  
    {ub/3Uh  
    EPX8Wwf  
     用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 joa5|t!D9  
     因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 dQgk.k  
     对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 xM s]Hs  
     实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 J4 tcQ  
     表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 L{ho*^b  
    E2AW7f(/  
    Ogg#jx(4  
    g,]@4|  
    bm}6{28R  
    应用示例详细内容 9 L?;FY)_  
    !umEyd@ "  
    仿真&结果 m-V02's  
    V5D2\n3A  
    1. VirtualLab中SLM的仿真 Y'`"9Db  
    +m,!e*g  
     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)。 *zVvQ=  
     以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 2.Yi( r  
     为优化计算加入一个旋转平面 DF1<JdO+  
    Zt@Z=r:&  
    0 nW F  
    Ep~wWQh  
    2. 参数:双凸球面透镜 XD-^w_  
    X6RQqen3:  
    uXQ >WI@eF  
     首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ]M,06P>?  
     由于对称形状,前后焦距一致。 ?mRE'#  
     参数是对应波长532nm。 Eff\Aq{  
     透镜材料N-BK7。 LH]CUfUrUE  
     有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 U3#dT2U  
    \&}G]  
    Psa@@'w  
    $_j1kx$  
    S<6k0b(,_3  
    dl l%4Sd  
    3. 结果:双凸球面透镜 t7F.[uWD  
    rUwE?Ekn/  
    */OI *{Q  
     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。 ; !$m1  
     较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 !rTmR@e$/  
     一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 MonS hIz  
    +=c am/A  
    yu&Kh4AP  
    R[A5JQ$[  
    L2-^! '  
    4. 参数:优化球面透镜 45}v^|Je\  
    gs`^~iD]m  
    V`fL%du,3  
     然后,使用一个优化后的球面透镜。 }uX|5&=~f  
     通过优化曲率半径获得最小波像差。 FWPW/oC  
     优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 A%ywj'|z  
     透镜材料同样为N-BK7。 zTCP )x  
    s` >H  
    3;$bS<>  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 !Qu PG/=X  
    ,9ml>ji`=  
    s3lJu/Xe{  
    aIvBY78o  
    5. 结果:优化的球面透镜 _|n=cC4Qu  
    v@T'7?s.  
    ,5-Zb3\  
     由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 RR>G]#k  
     转换效率(68.6%)和信噪比一般。 BpT"~4oV5  
     一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 rFXSO=P?Z  
    n@B{vyy  
    {HZS:AV0  
    (iDBhC;/B  
    6. 参数:非球面透镜 0#|7U_n  
    ySruAkw%  
    LZ&uj{ <  
     第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 k@q Wig  
     非球面透镜材料同样为N-BK7。 l]vohLz 3!  
     该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 %yw=[]Vjze  
    ;?im(9h"v!  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 pv$tTWk  
    1*R_"#  
    4%bTj,H#  
    \JU ~k5j  
    _'*DT=H'U  
    7. 结果:非球面透镜 ec?1c&E  
    mq`5w)S)\o  
    :c;_a-69  
     生成期望的高帽光束形状。 ggCr-  
     不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 u&3EPu  
     非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 {( HxG4~  
    </w 7W3F  
    XqFu(Lm8=  
    eJf>"IF-  
    xT+ ;w[s  
    8. 总结 ib Ue*Z["1  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ;qVG \wQq  
    _SF!T6A  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 DB Xm  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ||gEs/6-  
    1,u{&%yL"w  
    光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统,如非球面系统。 x[}06k'  
    (1y='L2rj  
    扩展阅读 W%zmD Hk~  
    77_g}N  
    扩展阅读 H:E5xz3VQ  
     开始视频 )v-Cj_W5]"  
    -     光路图介绍 %g-0O#8}  
     该应用示例相关文件: [#zE. TW  
    -     SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 T:)% P6/  
    -     SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真
    ~GYpa t  
    6 <r2*`  
    )ys=+Pz  
    QQ:2987619807 z qO$  
     
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