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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: 2021-08-02
    空间光调制器(SLM.0003 v1.0) %YR&>j k  
    应用示例简述 t%}<S~"  
    1. 系统细节 _WEJ,0* #'  
    光源 9#z$GO|<  
    — 高斯激光 r!Eh}0bL  
     组件 -pC'C%Q  
    — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 TE Z%|5(]  
    — 不同的傅里叶透镜设计(球面,非球面) 具有不同的性能和像差 OFtaOjsyUa  
     探测器 &E&~9"^hQL  
    — 视觉感知的仿真 /QQRy_Z1)  
    — 高帽,转换效率,信噪比 d,^O[9UWo  
     建模/设计 WoTeIkM9  
    — 场追迹: ?#z$(upQ  
     基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 *V2;ds.~  
    aj5HtP-  
    2. 系统说明 JQ%hh&M\0  
    kSz+UMC-7:  
    n6oOk nCna  
    R #wZW&N  
    3. 建模&设计结果 \ptO4E  
    =ANr|d  
    不同真实傅里叶透镜的结果: z x-[@G  
    <U3X4)r  
    Ih.+-!w  
    0"R>:f}  
    4. 总结 B'yjMY![  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 t(3f} ?  
    /WnCAdDgZ  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 (l99a&] t  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 B/ 4M;G~  
    HA0!>_I dC  
    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。 yI^Yh{  
    Al^tM0T^  
    应用示例详细内容 c]M+|R5  
    F=qILwd  
    系统参数 NVM_.vL  
    $]DuO1H./  
    1. 该应用实例的内容 g4Z Uh@b~  
    Jinh#iar  
    TanWCt4r  
    }h^ fX  
    _mqU:?Q5  
    2. 仿真任务 bY P8  
    a}@b2Wc*  
    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。 4!/QB6  
    p:xyy*I  
    3. 参数:准直输入光源 1?.CXq K  
    S(PV*e8  
    4FaO+Eo,8  
    A;d@NOI#,K  
    4. 参数:SLM透射函数 GKoYT{6  
    +^BTh rB  
    8w:ay,=  
    5. 由理想系统到实际系统 ~<_#%R!  
    9Kd=GL_  
    GN|"RuQ  
     用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ]H/,Q6Q  
     因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 AOg'4  
     对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 *y4g\#o.  
     实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 lR %#R  
     表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 ={B C0,  
    YhH3fVM  
    nFlN{_/  
    8]#FvgX  
    WHC/'kvF  
    应用示例详细内容 EGD{nE  
    8[@,i|kgg0  
    仿真&结果 $s _k/dM~&  
    /H<{p$Wd  
    1. VirtualLab中SLM的仿真 FsqH:I4O  
    Zz} o  t  
     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)。 x@Gg fH<l  
     以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 /kGWd9ujF  
     为优化计算加入一个旋转平面 __}SHU0R  
    9Z -2MF  
    "[ S[vkI  
    I;@q`Tm  
    2. 参数:双凸球面透镜 GSRf/::I}4  
    Kz;Ar&^`N  
    m@ <,bZkl  
     首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 &W>\Vl1  
     由于对称形状,前后焦距一致。 (*A@V%H  
     参数是对应波长532nm。 boiP_*|MY  
     透镜材料N-BK7。  (7X  
     有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 {e&fBX6;  
    h>V6}(~;.  
    4]1/{</B|  
    yM 7{v$X0  
    ll5;09  
    B}04E^  
    3. 结果:双凸球面透镜 \Hb!<mrp  
    :NLY;B`  
    .J-k^+-  
     生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加,干涉图案的出现时由于像差造成的。 N%Bl+7,q  
     较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 S<(i/5Z+  
     一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ddL3wQ  
    % (h6m${j  
    fm Yx  
    tzN9d~JZ  
    H^Pq[3NQ  
    4. 参数:优化球面透镜 xlZh(pf  
    GipiO5)1C  
    e_!h>=$%8  
     然后,使用一个优化后的球面透镜。 2+ u+9rW  
     通过优化曲率半径获得最小波像差。 h HHR]e5:  
     优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 9L7z<ntn  
     透镜材料同样为N-BK7。 f/L8usBXq  
    K cex%.  
    {#+K+!SvDX  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 fKEDe>B5  
    +m JG:n  
    JRBz/ j  
    vgc~%k62c  
    5. 结果:优化的球面透镜 X,3"4 SK  
    DzhLb8k  
    dZ" }wKbO  
     由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 u"5/QB{  
     转换效率(68.6%)和信噪比一般。 Rm3W&hQ  
     一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 $Ud9v4  
    53/$8=  
    7Vf XE/  
    =_&,^h@'3e  
    6. 参数:非球面透镜 eAO@B  
    +Q"s!\5  
    R)d_0Ng  
     第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 \>su97  
     非球面透镜材料同样为N-BK7。 !rgXB(  
     该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 v$`3}<3-  
    "viZ"/ ~6  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 =l2 @'YQ  
    )%/ Ni^  
    %D-!< )z  
    `!N.1RP _  
    '3^_:E5y  
    7. 结果:非球面透镜 Y".?j5f?  
    ?/}IDwuh  
    0<A*I{,4L  
     生成期望的高帽光束形状。 H1~9f {  
     不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 860y9wzU  
     非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 %>nAPO+e  
    =WF@S1  
    xz:  
    aIT0t0.  
    s'/_0  
    8. 总结 CZy!nR!  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 M+-odLltw  
    JWu0VLo  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Fbotn(\h@  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。  ]x1ba_  
    m k~F@  
    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。 O&CY9 2)Lk  
    ko!]vHB9`  
    扩展阅读 <qoc)p=__  
    oeVI 6-_S  
    扩展阅读 4 J9Y  
     开始视频 MR,>]| ^  
    -     光路图介绍 %7[d5[U~ZA  
     该应用示例相关文件: 1h]nE/T.O  
    -     SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 4D.h~X4  
    -     SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真
    O~Jf"Ht  
    fuf' r>1n  
    uf )!SxT  
    QQ:2987619807 Hm 0;[i  
     
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