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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) ,@\$PyJ  
    应用示例简述 *5e"suS2  
    1. 系统细节 DGc5Lol~  
    光源 sJI" m'r=Z  
    — 高斯激光 -0I]Sm;$  
     组件 VVd9VGvh  
    — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 =3~5I&  
    — 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 3]46qk '  
     探测器 =,MX%-2  
    — 视觉感知的仿真 W"{:|'/v  
    — 高帽,转换效率,信噪比 =c(t;u6m-  
     建模/设计 4!vovt{  
    — 场追迹: ",v!geMvu  
     基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 =c-Y >  
    +.czj,Sq  
    2. 系统说明 j1 Ns|oph1  
    +hIC N,8!  
    vtByCu5  
    3rxB]-  
    3. 建模&设计结果 e(z'u A{!  
    8|cQW-L  
    不同真实傅里叶透镜的结果: YcRo>:I  
    (93$ L zZ  
    r_"=DLx6  
    De<kkR{4  
    4. 总结 oCxh[U@*D  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 <MQTOz oj  
    >D\jyd$wh&  
     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,*-V 'X.k  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 (kYwD  
    ["u:_2!4P  
    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。 /bSAVSKR  
    \yE*nZ  
    应用示例详细内容  LBIsj}e  
    r\j*?m ]  
    系统参数 srGF=1_  
    %ij,xN  
    1. 该应用实例的内容 {W' 9k  
    i-YSt5iq  
    *SmR|Qy  
    ,hVDGif  
    _O$7*k  
    2. 仿真任务 w(N$$  
    ]aZ3_<b  
    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。 I1)t1%6"vJ  
    Lz/{ q6>  
    3. 参数:准直输入光源 Dk^T_7{  
    gucgNpX  
    KW@][*\uC  
    C}=9m A  
    4. 参数:SLM透射函数 NY3/mS3w  
    VprrklZ  
    n8.Tag(#  
    5. 由理想系统到实际系统 Gl6M(<f\5  
    -Q MO*PY  
    6 k6}SlN[  
     用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 DX(!G a  
     因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 ~7$jW[i  
     对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 |44 E:pA  
     实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 B1k;!@@1 4  
     表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 Koi-b  
    IJk<1T7:(W  
    'E)g )@^  
    ec&K}+p@  
    QB<~+d W  
    应用示例详细内容 c>b{/92%  
    IIY3/   
    仿真&结果 SH5a&OVZhn  
    "KKw\i  
    1. VirtualLab中SLM的仿真 w!rw%  
    .L8g( F(=:  
     由于可以嵌入组件,VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜,真实透镜等)。 7m.>2U   
     以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 L(q~%  
     为优化计算加入一个旋转平面 [;pL15-}4  
    ^u+#x2$Mg  
    9CFh'>}$  
    zF@ /8#  
    2. 参数:双凸球面透镜 / _! Ed]  
    {lbNYjknS  
    y41~  
     首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 gXvE^fE  
     由于对称形状,前后焦距一致。 ly::?  
     参数是对应波长532nm。 Ya29t 98Pk  
     透镜材料N-BK7。 sP@7%p>wt  
     有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 62 9g_P)  
    oR~s \Gt  
    FyWrb+_0v  
    !7n`-#)  
    |lMc6C  
    7_~_$I~g*  
    3. 结果:双凸球面透镜 z#GrwE,r   
    NJmyp!8  
    34I;DUdcE  
     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。 N gagzsJ=  
     较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 589P$2e1X  
     一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 3XIL; 5  
    C#@-uo2  
    ^[.Z~>3!\q  
    u,JUMH]@  
    |F49<7XB[~  
    4. 参数:优化球面透镜 p?O6|q  
    'kHa_  
    >rY^Un{Z  
     然后,使用一个优化后的球面透镜。 qoSZ+ khS$  
     通过优化曲率半径获得最小波像差。 KtcuGI/A  
     优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 42=/$V  
     透镜材料同样为N-BK7。 /Q2HN(Y  
    S{nBQB<  
    B=HE i\55K  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 " ""pe+Y  
    g(l:>=g]?  
    kC iOcl*$  
    H`nd |  
    5. 结果:优化的球面透镜 5l]qhi3f  
    /hYFOZ  
    ->'xjD  
     由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 sMcN[r  
     转换效率(68.6%)和信噪比一般。 rw#?NI:  
     一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 2Yg\<Ps N  
    `8kL=%(h  
    B:6VD /qC  
    )v %tyU  
    6. 参数:非球面透镜 < 49\B  
    I+rLKGZC  
    /%AA\`: 6  
     第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 }1|FES  
     非球面透镜材料同样为N-BK7。 jZ0/@zOf  
     该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 z}-8pDD'  
    .RPh#FI6J  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 c@ lH  
    r85j /YK  
    ZOy^TR  
    a6'T]DW0W  
    7)*QX,4C  
    7. 结果:非球面透镜 PoZxT-U  
    FO)`&s"&2  
    ;FnS=Z  
     生成期望的高帽光束形状。 Hm]\.ZEy  
     不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 Bkdt[qDn5P  
     非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ?I7%ueFY  
    .50ql[En  
    pDt45   
    vP^V3  
    AS a)xf9  
    8. 总结 Qb@i_SX(fs  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 V eLGxc  
    #0c;2}D  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 1SG^X-(GM/  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 hs<OzM  
    eV\VR !!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。 "]B%V!@  
    uHPd!# ]  
    扩展阅读 7w.9PNhy  
    L/)Q1Mm  
    扩展阅读 V L;<+C~  
     开始视频 ORhvo,.u  
    -     光路图介绍 I~ e,']  
     该应用示例相关文件: #NWS)^&1b  
    -     SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 |b+CXEzo  
    -     SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真
    Y``]66\Fp  
    N^zFKDJG  
    4E@_Fn_#  
    QQ:2987619807 !"dAwG?S  
     
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