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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) "3:TrM$|A  
    应用示例简述 "\1QJ  
    1. 系统细节 *p7_rY  
    光源 y7Sj^muBY  
    — 高斯激光 b0R{cj=<[  
     组件 M]M(E) *5  
    — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 %& b70]S(  
    — 不同的傅里叶透镜设计(球面,非球面) 具有不同的性能和像差 XpibI3:<  
     探测器 q. NvwJ  
    — 视觉感知的仿真 ex-W{k$  
    — 高帽,转换效率,信噪比 9U~sRj=D  
     建模/设计 Z|qUVD5Ic  
    — 场追迹: <Z8^.t)|  
     基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 d NgjM Q  
    6i_dL|c  
    2. 系统说明 :_"%o=  
    ad[oor/7|  
    3eP7vy  
    sn?YD'>k  
    3. 建模&设计结果 2@#`x"0  
    088"7 s  
    不同真实傅里叶透镜的结果: p) ea1j>N  
    Gmp`3  
    uV+.(sjH  
    YN 31Lo  
    4. 总结 Z@b GLS  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 N"rZK/@}  
    {Qr0pjE7R  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 `<^1Ik[g  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 *]RCfHo\=  
    KHJk}]K  
    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。 #Do#e {=+  
    *oU-V#   
    应用示例详细内容  `Aa*}1  
    ,=Fn6'  
    系统参数 J{bNx8.&  
    d65t"U  
    1. 该应用实例的内容 |=W=H6h*  
    f:|O);nM  
    }MV=I$S2U  
    A/#Xr  
    K JX@?1"  
    2. 仿真任务 Z-B b,8  
    y:3d`E4Xw  
    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。 v9R"dc]0h  
    DRw;.it2  
    3. 参数:准直输入光源 !@vM@Z"  
    nfbqJ  
    wz(D }N5  
    O9tgS@*Tv  
    4. 参数:SLM透射函数 u  t4+c0  
    a4L0Itrp  
    1-bQ ( -  
    5. 由理想系统到实际系统 X0"f>.Lg  
    =YRN"  
    Nu%:7  
     用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 eX@7f!uz  
     因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 t@O4 !mFH  
     对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 g2'Q)w  
     实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 U\\nSU  
     表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 (66DKG   
    <7%4=  
    bhb*,iWA  
    mC}!;`$8p  
    N2x!RYW  
    应用示例详细内容 =!cI@TI  
    G]- wN7G  
    仿真&结果 A->y#KQ  
    5h4E>LB.B  
    1. VirtualLab中SLM的仿真 :<$IGzw}.  
    0piBK=tE/  
     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)。 U~w g'  
     以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 >`@yh-'r  
     为优化计算加入一个旋转平面 5@{+V!o,  
    GqrOj++>  
    i!=2 8|_  
    a}w%k  
    2. 参数:双凸球面透镜 #1C~i}J1  
    !tNJLOYf  
    pM i w9}  
     首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 F|DKp[<]8  
     由于对称形状,前后焦距一致。 6^ DsI  
     参数是对应波长532nm。 Ph&fOj=pFb  
     透镜材料N-BK7。 (BA2   
     有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 Bw[jrK  
    iC{~~W6  
    P"g Y|}|  
    ]%y~cq  
    hR$lX8  
    B !(t<W8cu  
    3. 结果:双凸球面透镜 cc%O35o  
    Y)@PGxjz  
    .2b) rKo~  
     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。 $pT%7jV}  
     较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 _uO#0 )l  
     一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 /I' n]  
    F)0I7+lP  
    ; -RhI_  
    Y"uFlHN&i  
    QS~;C&1Hl  
    4. 参数:优化球面透镜 Ur626}  
    Ohm>^N;  
    J L9d&7-  
     然后,使用一个优化后的球面透镜。 t|X |67W  
     通过优化曲率半径获得最小波像差。 !_`T8pJ`  
     优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 ,qRSB>5c  
     透镜材料同样为N-BK7。 F$K-Q;r]<  
    p 0.?R  
    /)i)wxi  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ~?}/L'q!b  
     afEp4(X~  
    n/"T7Y\2  
    |<.b:e\4  
    5. 结果:优化的球面透镜 1q!JpC^  
    \ooqa<_  
    z#!xqIg0  
     由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 DJE/u qE  
     转换效率(68.6%)和信噪比一般。 9xg_M=72  
     一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 lO9{S=N  
    ,h2q 37  
    tji,by#E/%  
    r1FE$R~C=  
    6. 参数:非球面透镜 ;f-|rC_"  
    JXeqVKF  
    @2_s;!K  
     第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 co3H=#2a  
     非球面透镜材料同样为N-BK7。 x 0  
     该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 kXC.rgal  
    ^c]Sl  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 .;tO;j |6  
    yT&bS\  
    1A- 8,)  
    xgR*j  
    +^+wS`Y  
    7. 结果:非球面透镜 P&aH6*p1  
    =D xJt7J1  
    ) Q=G&  
     生成期望的高帽光束形状。 ^TWN_(-@  
     不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 @` .u"@  
     非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 RQ,(?I*8\  
    8"LaP3U  
    oQ;f`JC^  
    ~DZ;l/&Mz7  
    Re1@2a>  
    8. 总结 gSj-~k P  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 i`] M2Q   
    ,.FTw,<  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 wH Z!t,g  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 `A <yDy  
    lO $M6l  
    光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统,如非球面系统。 G P1>h.J  
    H[N&Wiq/|  
    扩展阅读 )Q xv9:X  
    n'*Ljp  
    扩展阅读 P'9aZd  
     开始视频 UuT[UB=x5  
    -     光路图介绍 nv$  
     该应用示例相关文件: ['km'5uZ^  
    -     SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 A}y1v;FB  
    -     SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真
    {t/!a0\HS  
    jZ D\u%  
    sf*SxdoZU  
    QQ:2987619807 T4!]^_t^  
     
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