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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)  \2eYw.I=  
    应用示例简述 GXJ3E"_.  
    1. 系统细节 G/<{:R"  
    光源 4_r8ynq{z  
    — 高斯激光 |W:kzTT-T  
     组件 hn!$?Vo.  
    — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ;CAB.aB~  
    — 不同的傅里叶透镜设计(球面,非球面) 具有不同的性能和像差 mpr["C"l  
     探测器 =Ee f  
    — 视觉感知的仿真 du'$JtZo  
    — 高帽,转换效率,信噪比 @J" }~Y  
     建模/设计 / HaS.  
    — 场追迹: ;F~GKn;}  
     基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 xW"J@OiKL  
    9h*$P:S;1v  
    2. 系统说明 QfwGf,0p  
    3]} W  
    K<+AJ(C  
     pLyX9C  
    3. 建模&设计结果 TU[f"!z^  
    _DJ0 MR~3  
    不同真实傅里叶透镜的结果: \?qXscq  
    X4%*&L  
    G ROl9xp2  
    rM>&! ?y+  
    4. 总结 `I m;@_J  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 JmN;v|wF:c  
    XTZWbhNF  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 !lu$WJ{M  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 A9tQb:  
    +[~\\X  
    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。 vO4 &ZQ>6  
    cMK6   
    应用示例详细内容 B8a!"AQ~5  
    EidIi"sr  
    系统参数 G9V zVx#T#  
    o_\b{<^I  
    1. 该应用实例的内容 Y`( I};MO  
    A]=?fyPh{'  
    @ZX{q~g!  
    GSpS8wWD }  
    ?hDEFW9&^x  
    2. 仿真任务 sV[|op  
    'u696ED4  
    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。 !uHI5k,f  
    uVisU%p  
    3. 参数:准直输入光源 \nxt\KD  
    lbv, jS  
    ]7xAL7x  
    ^OA}#k NTW  
    4. 参数:SLM透射函数 MX9 q )(:  
    J`"1DlH  
    .!9]I'9M  
    5. 由理想系统到实际系统 AKAAb~{  
    u)Y#&qA  
    8E0Rg/DnT  
     用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 W/?D}#e<4  
     因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 ?58pkg J  
     对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 _0vXujz  
     实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 E176O[(V=  
     表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 Wm3H6o*  
    d[S C1J  
    GXHk{G@TS  
    1/#N{rZ  
    q5OW1%  
    应用示例详细内容 EkTen:{G  
    T>?sPq  
    仿真&结果 W}.4$f>  
    T-5T`awf  
    1. VirtualLab中SLM的仿真 Y%&6qt G  
    ;'<K}h  
     由于可以嵌入组件,VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜,真实透镜等)。 5<#H=A~(  
     以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 0kCUz  
     为优化计算加入一个旋转平面 Y[x ^59  
    ]j{S' cz  
    <!w-op2@ir  
    %@BQv 4oJ  
    2. 参数:双凸球面透镜 ec]ksw6T+  
     |u$AzI  
    2%@j<yS  
     首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 G: @gO2(D  
     由于对称形状,前后焦距一致。 -<s?`Rnk  
     参数是对应波长532nm。 +Oyt   
     透镜材料N-BK7。 WVo%'DtF`  
     有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 '2.F-~  
    :+R ||q i  
    a7d782~  
    .upcUS8  
    {) .=G  
    2{#quXN9  
    3. 结果:双凸球面透镜 ucA6s:!={  
    e=F' O] 5  
    "0/OpT7h7  
     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。 h.7 1O"N  
     较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 o#+!H!C.O  
     一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 m' aakq  
    @D60  
    }e@j(*8  
    [J*)r8ys  
    H$[--_dI{  
    4. 参数:优化球面透镜 D(r|sw  
    tHu8|JrH+  
    IXg${I}_Q  
     然后,使用一个优化后的球面透镜。 #2WBYScW0  
     通过优化曲率半径获得最小波像差。 bMv9f J  
     优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 mS );bs  
     透镜材料同样为N-BK7。 ;N/c5+  
    MWB uMF  
    VvltVYOZA  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Hu'c )|~f  
    >T(f  
    m|-O/6~  
    l"cO@.T3  
    5. 结果:优化的球面透镜 AX1\L |tJS  
    F-=er e  
    ,3W a~\/Q  
     由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 g^]Q*EBa  
     转换效率(68.6%)和信噪比一般。 RL&*.r&  
     一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 O=-|b kO  
    Y&j6;2-Z  
    iYnw?4Y  
    "`3H0il;<  
    6. 参数:非球面透镜 Z4(2&t^  
    {$s:N&5  
    ZRX>SyM  
     第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 A2+t`[ w  
     非球面透镜材料同样为N-BK7。 '17=1\Ss6;  
     该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 B@s\>QMm  
    +0=RC^   
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 >"Hj=?  
    )*_YeT&w.  
    2R5]UR S  
    9:kb0oBa?l  
    l'o}4am  
    7. 结果:非球面透镜 AOfQqGf  
    Us%VB q  
    |C(72t?K  
     生成期望的高帽光束形状。 $>BP}V33  
     不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 =_wgKXBFa  
     非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 9YvMJ  
    b ;}MA7=  
    r@!~l1$s`  
    >^jm7}+hb  
    "Srp/g]a  
    8. 总结 MDB}G '  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 LEhi/>T  
    huQ1A0(no  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 OE[/sv  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。  c\x?k<=  
    U}5uy9A  
    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。 KS| $_-7 u  
    gWlmQl  
    扩展阅读 mj,r@@k:=+  
    _{ba  
    扩展阅读 C )P N  
     开始视频 X;0EgIqh3  
    -     光路图介绍 fDRQ(}  
     该应用示例相关文件: P_?1Rwm-45  
    -     SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 Z@h]dU5%a  
    -     SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真
    4s"HO/  
    J]~3{Mi  
    ooD/QZUE  
    QQ:2987619807 RM`8P5i]sF  
     
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