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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) tH>%`:  
    应用示例简述 A4(^I u  
    1. 系统细节 DU}q4u@ )  
    光源 MKoN^(7  
    — 高斯激光 2<u vz<B  
     组件 Lc<Gn y^  
    — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 wx<5*8zP  
    — 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 `DWzp5Ax  
     探测器 .JQR5R |Q  
    — 视觉感知的仿真 MzJ5_}  
    — 高帽,转换效率,信噪比 2uiiTg>  
     建模/设计 M{O2O(  
    — 场追迹: {(xNC#   
     基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 VMen:  
    .z+QyNc:  
    2. 系统说明 j}0*`[c  
    [gQ~B1O  
    \%^<Ll  
    fFSW\4JD=  
    3. 建模&设计结果 { " $2  
    ]!0*k#i_.  
    不同真实傅里叶透镜的结果: <C CEqY 4  
    D }b+#G(m[  
    ckhW?T>l  
    I"<~!krt%  
    4. 总结 i3(bg,  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 3z ~zcQ^\  
    m;Sw`nw?  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 dzbzZ@y  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 9D8el}uHf  
    J5|Dduv  
    光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统,如非球面系统。 XPWK"t0 1  
    tw*qlbFHv  
    应用示例详细内容 0 w@~ynW[  
    ''f  
    系统参数 YW/YeID  
    u\=Nu4)Z F  
    1. 该应用实例的内容 kFuaLEJi  
    H6'xXS  
    E\RQm}Z09  
    d@] 0 =Ax  
    O-  r"G  
    2. 仿真任务 3~Ipcr B  
    b?HW6Kfc  
    在之前的案例中,采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中,使用真实的透镜进行替换,该透镜存在多种光学像差。 ;O{AYF?,N  
    q;B-np?U  
    3. 参数:准直输入光源 |? r,W ~9`  
    UN,@K9  
    G]q6Ika  
    rJ!xzge;G  
    4. 参数:SLM透射函数 T(3"bS.,  
    ! daXF&q  
    GHYgSS  
    5. 由理想系统到实际系统 Kr]F+erJe  
    M^g"U`  
    `n5|4yaG~  
     用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 &x;v&  
     因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 <=jE,6_|  
     对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 *W# x#0j  
     实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 gX6'!}G8]  
     表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 w_\niqm<y  
    {f3T !e{  
    :X2B+}6_&  
    4y)"IOd#|  
    dw Aju:-H  
    应用示例详细内容 S ._9  
    Ij{{Z;o3  
    仿真&结果 &?YQVwsN  
    y4M<L. RO  
    1. VirtualLab中SLM的仿真 X$%RJ3t e  
    =b !f  
     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)。 HjV83S;  
     以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 }$iH 3#E8  
     为优化计算加入一个旋转平面 hc~--[1c:  
    JH<q7Y6!y  
    qw"`NubX  
    WR~uy|mX  
    2. 参数:双凸球面透镜 2r[Q$GPM<  
    Pme`UcE3H  
    f]o DZO%^  
     首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 e2/&X;2  
     由于对称形状,前后焦距一致。 QLIm+)T  
     参数是对应波长532nm。 1Qf5H!5vx  
     透镜材料N-BK7。 #sNa}292"  
     有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 WWq)Cw R  
    <\Y>y+$3  
    cWh Aj>?_Q  
    Kw925@W  
    PO |p53  
    oPre$YT}h  
    3. 结果:双凸球面透镜 (AR-8  
    S/7D}hJ  
    u5T \_0  
     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。 6>bKlYl&9  
     较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 (Rs<'1+>  
     一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 jd(=? !_  
    G 7zfyw}W  
     "FG6R'  
    hQHV]xW  
    T[ky7\  
    4. 参数:优化球面透镜 "$ u"Py  
    -41L^Di\  
    r1F5&?{q  
     然后,使用一个优化后的球面透镜。 1v,4[;{  
     通过优化曲率半径获得最小波像差。 9$#2+G!J  
     优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 SM0=  
     透镜材料同样为N-BK7。 0/-[k  
    !m]76=@  
    H(n_g QAX  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 {N7,=(-2=  
    Yxi.A$g  
    C7)].vUN  
    E%/E%9-7\  
    5. 结果:优化的球面透镜 _3kAN .g  
    |urohua  
    t%N#Yh!  
     由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 +a;: 7[%&  
     转换效率(68.6%)和信噪比一般。 *:GoS?Ma  
     一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 {e>}.R  
    UW)k]@L  
    gzl_  "j  
    :5C9uW #  
    6. 参数:非球面透镜 AL,|%yup  
    }bjTb!  
    \kC/)d  
     第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 O% 9~1_  
     非球面透镜材料同样为N-BK7。 %Ix^Xb0  
     该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 Eepy%-\  
    U_oMR$/Z  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 3%k@,Vvt  
    :c<C;.  
    #J1a `}x  
    syBYH5  
    H-0deJ[>  
    7. 结果:非球面透镜 bha_bj  
    L3i\06M  
    s )_sLt8?  
     生成期望的高帽光束形状。 cl14FrpYu  
     不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 %o*afd  
     非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 !K6:W1  
    &eg]8kV  
    BA L!6  
    j3A+:KDn3n  
    "&v?>  
    8. 总结 a Se.]_  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 8Ck:c45v  
    D|_}~T>;&  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 JWH}0+1*  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 1 5rE|m^  
    Z#^2F8,]  
    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。 ^c.b@BE  
    <>2QDI6_  
    扩展阅读 Y@;bA=Du}  
    [o> /2  
    扩展阅读 cUS2* 7h  
     开始视频 .8fOc.h8h  
    -     光路图介绍 *4=Fy:R]O  
     该应用示例相关文件: &X +@,!  
    -     SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 24|:VxO  
    -     SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真
    !tX14O~B-  
    x$6-7<p  
    @CWfhc-Ub  
    QQ:2987619807 WET $H,  
     
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