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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) b~06-dk1  
    应用示例简述 FD(zj^*  
    1. 系统细节 7=XQgbY/  
    光源 aKs!*uo0H  
    — 高斯激光 Bc}<B:q%b  
     组件 TRz~rW k  
    — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 Wm:3_C +j  
    — 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 H%7V)"  
     探测器 kF'^!Hp  
    — 视觉感知的仿真 ^vm[`M  
    — 高帽,转换效率,信噪比 Y0BvN`E  
     建模/设计 'R*gSqx~  
    — 场追迹: %u }|4BXoh  
     基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 DGY#pnCu  
    L*tXy>&b.  
    2. 系统说明 0kgK~\^,.O  
    uuj"Er31  
    ^ vI|  
    zc J]US  
    3. 建模&设计结果 ..FUg"sSO  
    )|LX_kyW  
    不同真实傅里叶透镜的结果: wI>JOV7  
    0vG}c5;F  
    )$q<"t\#P#  
    S "oUE_>  
    4. 总结 7tAWPSwf  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 w :FH2*  
    w%S<N  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 .u7d  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ?3SlvKI}H`  
    ]+0-$t7Y  
    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。 ?Z4& j'z<  
    OpxVy _5,  
    应用示例详细内容 3+A 0O%0*  
    x|0Q\<mEe  
    系统参数 ?^BsR  
    6?*iIA$b  
    1. 该应用实例的内容 fH`1dU  
    } Q1$v~  
    `RGZ-Q{_  
    :^%s oEi  
    @<vDR">  
    2. 仿真任务 ,_NO[+5U  
    ;x^&@G8W`  
    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。 "]c:V4S#`A  
    CyG@  
    3. 参数:准直输入光源 %c^]Rdl  
    ""pJO 6bI  
    D{N1.rSxv  
    { w!}:8p  
    4. 参数:SLM透射函数 hph 3kfR  
    F!]UaEmV  
    [-6j4D  
    5. 由理想系统到实际系统 +Yi=W o/  
    q<c).4  
    @Jm$<E  
     用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 asQ" |]m  
     因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 !&Q,]\j  
     对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 d1y(Jt  
     实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 #S<>+,Lk  
     表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 Fi5,y;]R  
    (59<Zo  
    ~Ag !wj  
    S}Mxm 2  
    AZl=w`;/O%  
    应用示例详细内容 7%7_i%6wP  
    |:!0`p{R  
    仿真&结果 &OI=r vDmo  
    z[t$[Q g  
    1. VirtualLab中SLM的仿真 -D!F|&$  
    Kq{s^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)。 W!tP sPM  
     以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 [j93Mp  
     为优化计算加入一个旋转平面 +e ?ixvld  
    8 6L&u:o:  
    0eQ5LG?)  
    ).tZMLM/-  
    2. 参数:双凸球面透镜 ^S<Z'S  
    Hlz4f+#I  
    _&F6As !{  
     首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 Mm6 (Q  
     由于对称形状,前后焦距一致。 v0$6@K;M4G  
     参数是对应波长532nm。 ).ugMuk  
     透镜材料N-BK7。 v11mu2  
     有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 PI{sO |  
    o.Cj+`0}5  
    i6X/`XW'  
    /AMtT%91  
    l>=c]  
    x(S 064  
    3. 结果:双凸球面透镜 ~!:F'}bj  
    L\-T[w),z7  
    ~(%G; fZ?x  
     生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加,干涉图案的出现时由于像差造成的。  bM-Y4[  
     较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 k*-+@U"+  
     一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 &UzZE17R  
    gcv,]v 8  
    %< W1y  
    .Zwn{SMtu  
    RisrU  
    4. 参数:优化球面透镜 J|'T2g  
    &rNXn?>b  
    U3za}3  
     然后,使用一个优化后的球面透镜。 ^ 1J;SO|  
     通过优化曲率半径获得最小波像差。 W B!$qie\  
     优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 zM@iG]?kc  
     透镜材料同样为N-BK7。 =} vG|  
    @x=CMF15  
    B' :ZX-Q)  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 hG ]jm  
    Cog:6Gnw  
    XkK16aLE  
    J@Orrz2q#  
    5. 结果:优化的球面透镜 [{zekF~)@  
    qlgh$9  
    94a _ W9  
     由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 ZDVaKDqZ_  
     转换效率(68.6%)和信噪比一般。 `nizGg~1  
     一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 1i>)@{P&BN  
    BryMq !  
    PkVXn  
    XBr>K> (  
    6. 参数:非球面透镜 lhjPS!A~  
    ~P/G^cV3s  
    Jz|(B_U  
     第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 Lte\;Se.tu  
     非球面透镜材料同样为N-BK7。 WYh7Y  
     该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 8bK}& *z<  
    zh4o<f:-  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 | 'z)RFqj  
    aSK$#Xeu  
    }YSH8d  
    L`Ic0}|lzy  
    A5/h*`Q\\  
    7. 结果:非球面透镜 Kp&d9e{ Yc  
    .6'T;SoK>  
    @+ 2Zt%  
     生成期望的高帽光束形状。 z[k2&=c  
     不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ,J~1~fg89  
     非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 WI6er;D  
    jG^~{7#  
    #/ 4Wcz<  
    w%ip"GT,  
    wXZ-%,R -D  
    8. 总结 <B fwR$  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 x``!t>)O  
    y%GV9  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 2`},;i~[  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 y~dW=zO  
    Vnl~AQfk|  
    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。 JBYQ7SsAS0  
    S2NsqHJr  
    扩展阅读 Kr#=u~~M  
    "E8!{  
    扩展阅读 3a5H<3w_  
     开始视频 :{AN@zC0\  
    -     光路图介绍 ]MHQ "E?  
     该应用示例相关文件: F?dTCa  
    -     SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 kQb0pfYs  
    -     SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真
    q3[LnmH  
    8%NX)hZyq}  
    |z4/4Y@  
    QQ:2987619807 Rsulp#['  
     
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