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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) VM\R-[  
    应用示例简述 B0Wf$ s^7t  
    1. 系统细节 raPOF6-_rH  
    光源 vNs%e/~vj  
    — 高斯激光 _< .VP  
     组件 IXa~,a H71  
    — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 xE<H@@w  
    — 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 E! NtD).=S  
     探测器 o1(;"5MM  
    — 视觉感知的仿真 VR>!Ch  
    — 高帽,转换效率,信噪比 uKk#V6t#  
     建模/设计 n~yKq"^  
    — 场追迹: %(eQ1ir+  
     基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 :gwmk9LZ  
    w CLniCt  
    2. 系统说明 /OztkThx=  
    -@w,tbc$  
    ?;W"=I*3  
    F7JO/U^oU  
    3. 建模&设计结果 ]ouoRlb/  
    }?Y -I> w  
    不同真实傅里叶透镜的结果: c%doNY9Q  
    xQvI$vP  
    M,H8ZO:R  
    UDi(7c0.  
    4. 总结 9/0H,qZc  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 u?72]?SM  
    nb/q!8  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 9abUh3  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 pE<a:2J  
    L1RD`qXu.  
    光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统,如非球面系统。 | 9S8sfw  
    " C0dZ  
    应用示例详细内容 fW2NYQP$:  
    7Fo^ :"  
    系统参数 #h=V@Dh  
    U!|)M  
    1. 该应用实例的内容 uZn_*_J!  
    @QmN= X5  
    lF(v<drkB  
    qA7,txQ:  
    C%yH}T\s  
    2. 仿真任务 TzaeE  
    &qXobJRM  
    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。 AJi+JO-  
    ?Sh]kJ O  
    3. 参数:准直输入光源 G>vK$W$f N  
    6NV592  
    5"nq h}5  
    n^[a}DX0  
    4. 参数:SLM透射函数 9]=J+ (M  
    ~>>_`;B  
    %W D^0U|  
    5. 由理想系统到实际系统 $5G(_   
    3<XuJ1V&  
    a+LK~mC*  
     用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 O"~[njwkE  
     因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 dM^EYW  
     对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 yGtTD9j  
     实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 72~L  ?  
     表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 [&99#7B  
    j$Ndq(<tG  
    Q9OCf"n$  
    .S,E=  
    u $-&Im<  
    应用示例详细内容 Fya*[)HBo  
    Z OPK  
    仿真&结果 Ox J0. "  
    -b!Z(}JK  
    1. VirtualLab中SLM的仿真 ((]i}s0S  
    3mU~G}ig  
     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)。 =A,B'n\R  
     以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 M2cGr  
     为优化计算加入一个旋转平面 Nxt:U{`T'  
    *D%w r'!>  
    b EcN_7  
    <MJU:m $3  
    2. 参数:双凸球面透镜 !%65YTxY-  
    '-A;B.GV%  
    xDw~n(*  
     首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 wyX3qH  
     由于对称形状,前后焦距一致。 JqO1 a?H  
     参数是对应波长532nm。 tm5{h{AM  
     透镜材料N-BK7。 )lLeL#]FLO  
     有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 fmK~?  
    ~-vCY  
    >Du=(pB  
    yH" i5L9  
    Q SF0?Puf  
    (]cL5o9  
    3. 结果:双凸球面透镜 Z#@  
    U:8] G  
    G8vDy1`q6  
     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。 sDNWB_~  
     较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 $i+@vbU6  
     一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 j|pTbOgk%  
    Qqg.z-G%.  
    ~.3v\Q  
    j=T8 b  
    >z%YKdq  
    4. 参数:优化球面透镜 9NwUX h(:(  
    ]:LlOv$  
    mOj; 0 R  
     然后,使用一个优化后的球面透镜。 &Cb,C+q  
     通过优化曲率半径获得最小波像差。 8>WA5:]v  
     优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 M>5OC)E  
     透镜材料同样为N-BK7。 XcT!4xG0  
    t[+bZUS$~  
    plPPf+\  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ZMlBd}H  
    v|~=rvXFC  
    @.E9 ml  
    '6vo#D9M  
    5. 结果:优化的球面透镜 `w#VYs|k  
    b||usv[or  
    3}s]F/e  
     由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 G@Z%[YNw  
     转换效率(68.6%)和信噪比一般。 :@jctH~  
     一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 qvu1u GCc  
    ?&9=f\/P  
    %J2Ad  
    >k`qPpf&  
    6. 参数:非球面透镜 4GI3|{  
    l4i 51S"  
    ]wDqdD y7S  
     第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 tn Ufi8\ob  
     非球面透镜材料同样为N-BK7。 'gor*-o:wu  
     该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 X<IW5*   
    }0\SNpVN  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Kkovp^G  
    'z,kxra|n  
    bL* b>R[x  
    x[};x;[ZE  
    *w0|`[P+h  
    7. 结果:非球面透镜 nG3SDL#(k  
    0J/yd  
    a]fFR~ OY  
     生成期望的高帽光束形状。 Drtg7v{@\  
     不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 7/a7p(   
     非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 U[3w9  
    Xj+_"0 #  
    ]Xa]a}[uE  
    KRlJKd{  
    .S|T{DMQ[  
    8. 总结 _Ycz@Jn  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 %[KnpJ{\  
    \EU3i;BNT%  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 `:7r5}(^  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 \y?*} L  
    9^g8VlQdT  
    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。 BMO,eQcB  
    MOB4t|  
    扩展阅读 5'f_~>1Wt  
    &TRKd)wd  
    扩展阅读 <2@t ~ 9  
     开始视频 b+:mV7eX  
    -     光路图介绍 MVzj7~+  
     该应用示例相关文件: [r>hK ZU2  
    -     SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 9\?&u_ U"  
    -     SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真
    R5QW4i9  
    2m*ugBO;  
    u q 9mq"  
    QQ:2987619807  mY"Dw^)  
     
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