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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) W m&*  
    应用示例简述 Ot+Z}Z-  
    1. 系统细节 F'-,Ksn  
    光源 oFb~|>d  
    — 高斯激光 !]3kFWs  
     组件 [sNvCE$\]  
    — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 *X5<]{7c  
    — 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 ^[&,MQU{7  
     探测器 !k Heslvi  
    — 视觉感知的仿真 :K~sazs7J  
    — 高帽,转换效率,信噪比 9m.MGJbQ_f  
     建模/设计 <naxpflom0  
    — 场追迹: [<|$If99\  
     基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 sd%m{P2  
    @'A0Lq+#  
    2. 系统说明 ?AO22N|j  
    nAC>']K4$  
    iR"6VO  
    OZ33w-X<  
    3. 建模&设计结果 (tyky&$!  
    T`bUBrK6g`  
    不同真实傅里叶透镜的结果: vb| d  
    f/QwXO-U  
    -'F27])  
    gFd*\Dk  
    4. 总结 S,EL=3},=  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 GYg.B<Q.  
    18Vn[}]"  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 W^7yh&@lU  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 .D*~UI  
    9 p,O>I  
    光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统,如非球面系统。 AB{zkEuK  
    zwU1(?]I{  
    应用示例详细内容  Xr:s-L  
    xs&xcR R"  
    系统参数 dBwoAq`'  
    /M JI^\CA  
    1. 该应用实例的内容 *\@RBJGF  
    ftKL#9,s(  
    Dlpmm2  
    +f%"O?  
    }g@ '^v  
    2. 仿真任务 M.xZU\'ty  
    h$}PQ   
    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。 %ZcS"/gf  
    (S4HU_,88  
    3. 参数:准直输入光源 f5p/cUzX  
    %|%eGidu  
    oHr0;4Lg6  
    r \[|'hA  
    4. 参数:SLM透射函数  !^8X71W|  
    2;j<{'  
    V= -  
    5. 由理想系统到实际系统 *dxm|F98  
    ^BM !TQ%!  
    MN8>I=p  
     用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 rd<43  
     因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 c1r+?q$f  
     对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 _n/73Oh  
     实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 ^^zj4 }On?  
     表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 <f`n[QD2z  
    :<mJRsDf  
    xticC>  
    q)f_!N  
    4lWqQVx  
    应用示例详细内容 :p,|6~b$  
    V0rQtxE{F  
    仿真&结果 I 44]W&  
    j RcE241  
    1. VirtualLab中SLM的仿真 (~%NRH<\  
    h _{f_GQ"  
     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)。 gS'7:UH,  
     以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 C #iZAR  
     为优化计算加入一个旋转平面 BWvM~no  
    ?AD- n6  
    $8i`h}AM  
    iCA-X\E  
    2. 参数:双凸球面透镜 ;Ce?f=4  
    oH+PlL  
    #HH[D;z  
     首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 SMIDW}U2S  
     由于对称形状,前后焦距一致。 0O,;[l  
     参数是对应波长532nm。 +R L@g*`  
     透镜材料N-BK7。 7Mq{Py1  
     有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 6r`N\ :18  
     ?O+.  
    iLIb-d?!a&  
    -seLa(8F  
    !yPy@eP~  
    Sir1>YEm  
    3. 结果:双凸球面透镜 yf0v,]v[  
    Y JMs9X~3  
    R6BbkYWrX  
     生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加,干涉图案的出现时由于像差造成的。 BO4;S/ O  
     较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 wM4{\  f\  
     一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 C3Q #[  
    2I}+AW!!=  
    Z^2SG_pD  
    Y,v9o  
    E"_{S.Wc  
    4. 参数:优化球面透镜 OblHN*  
    oJ %Nt&q  
    Jk-WD"J6  
     然后,使用一个优化后的球面透镜。 >J3m ta3  
     通过优化曲率半径获得最小波像差。 yna!L@ *@,  
     优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 /KWdIP#  
     透镜材料同样为N-BK7。 (J%4}Dm  
    |f @A-d X  
    D.:`]W|  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 x}pH'S7  
    >oWPwXA  
    S+~;PmN9qL  
    MymsDdQ]  
    5. 结果:优化的球面透镜 eu"m0Q  
    i_Q1\_m!  
    5I2 h(Td  
     由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 z^`4n_(Ygu  
     转换效率(68.6%)和信噪比一般。 K"XwSZ/  
     一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 gEsD7]o(=  
    BHAFO E  
    9ybR+dGm+  
    J)B3o$  
    6. 参数:非球面透镜 DvQV_D  
    ]:D&kTc  
    0.wF2!V.  
     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:iB*  
     非球面透镜材料同样为N-BK7。 jd ;)8^7K  
     该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 SF*mY=1  
    [[^r;XKQ  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 hNZ_= <D!  
    9&=%shOc+x  
    g]HWaFjc5  
    USN'-Ah  
    \mGb|aF8  
    7. 结果:非球面透镜 .wd7^wI^S  
    ty~Sf-Pri  
    _ps4-<ugC  
     生成期望的高帽光束形状。 ";(m,i f-  
     不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 A\rY~$Vr  
     非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 yC5>k;/6#K  
    5OGwOZAj52  
     +qj Z;5(  
    eWm'eO  
    y~#5!:Be  
    8. 总结 sq#C|v/  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 85io %>&0  
    uGXvP(Pg'  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 hl**G4z9q  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 J+ :3== ,  
    6zU0 8z0-  
    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。 N)E'k%?,  
    }])j>E  
    扩展阅读 "7+^`?  
    YK8l#8K  
    扩展阅读 ` k I}p  
     开始视频 XU}i<5  
    -     光路图介绍 9mMQ  
     该应用示例相关文件: ._x"b5C  
    -     SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 sOWP0x  Y  
    -     SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真
    otjT ?R2g'  
    }.|a0N 5  
    s!YX<V  
    QQ:2987619807 2xuU[  
     
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