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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) Kr%w"$<  
    应用示例简述 b^R_8x  
    1. 系统细节 =^mBj?(V7  
    光源 aSt:G*a"  
    — 高斯激光 1 Sz v4  
     组件 @n^2UJ  
    — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 :vJ1Fo!  
    — 不同的傅里叶透镜设计(球面,非球面) 具有不同的性能和像差 dh V6r  
     探测器 /|p6NK;8L  
    — 视觉感知的仿真 (y5 ]]l  
    — 高帽,转换效率,信噪比 _<u>? Qt  
     建模/设计 j2s{rQQ  
    — 场追迹: &Ivf!Bgm{Z  
     基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 *:"p*qV*  
    ,m[#<}xXA  
    2. 系统说明 JQDS3v=1$  
    ` M!'PMX  
    6kHuKxY,  
    J[al4e^  
    3. 建模&设计结果 F4$9r^21r  
    $f AZ^   
    不同真实傅里叶透镜的结果: P~h 0Ul  
    u?SxaGEa  
    u9j1>QU  
    nG~^-c+  
    4. 总结 e4<St`K  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 .o)  
    uJU;C.LX  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Le2rc *T  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 o?5;l`.L}  
    4VP$, |a  
    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。 7_`_iymR  
    C:p`  
    应用示例详细内容 (97&mhs3  
    $GQ{Ai:VwF  
    系统参数 juB/?'$~  
    _-z;  
    1. 该应用实例的内容 "c*#ZP  
    5`)[FCQ  
    T/ P   
    nU/x,W[}  
    7T?T0x3>  
    2. 仿真任务 /X;! F>  
    Ygc.0VKMR  
    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。 ne# %Gr  
    Q|7;Zsd:  
    3. 参数:准直输入光源 H]( TSt<Q"  
    ntn ~=oL  
    y$+_9VzYB  
    Dv}VmC""  
    4. 参数:SLM透射函数 tS[%C)  
    z'}z4^35,  
    ggUw4w/e  
    5. 由理想系统到实际系统 Z9 zsvg  
    .NMZHK?%  
    b q8nV  
     用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 X4/3vY  
     因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 gH/(4h  
     对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 0}- MWbG  
     实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 $.O(K4S  
     表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 OQ+kOE&  
    Q #p gl  
    rQ)I  
    R:U!HE8j   
    9^@#Ua  
    应用示例详细内容 vs{xr*Ft  
    4YA1~7R  
    仿真&结果 {i)FDdDGD  
    Thuwme  
    1. VirtualLab中SLM的仿真 E+P-)bRa  
    <AB({(  
     由于可以嵌入组件,VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜,真实透镜等)。 *a'I  
     以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 |M|>/U 8  
     为优化计算加入一个旋转平面 nBtKSNT#Q  
    g3c,x kaO  
    Oe&gTXo  
    m]&y&oz  
    2. 参数:双凸球面透镜 &,'CHBM  
    ?-=<7 ~$  
    4K$_d,4`U  
     首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 k#x"'yZ  
     由于对称形状,前后焦距一致。 m">2XGCn  
     参数是对应波长532nm。 j5m]zh5\J=  
     透镜材料N-BK7。 <1E5[9 q  
     有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 O[ug7\cl+  
    6f&qtJQ<A  
    4d%QJ7y  
    F+/#ugI  
    ),Igu  
    *_eY +\j  
    3. 结果:双凸球面透镜 4^k+wQU  
    QoS]QY'bZ  
    |\N))K-2D  
     生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加,干涉图案的出现时由于像差造成的。 3e1^r_YI  
     较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 GE}>{x=^x  
     一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 838@jip  
    ?'^yw C`  
    -qpe;=g&f  
    ?, cI!c`  
    GhW{6.^  
    4. 参数:优化球面透镜 `FAZAC\  
    >Slu?{l'  
    &+df@U6i  
     然后,使用一个优化后的球面透镜。 f&? 8fB8{  
     通过优化曲率半径获得最小波像差。 7%i6zP /a  
     优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 ?e[]UO  
     透镜材料同样为N-BK7。 ,ZvlK N  
    Zi.w+V  
    GoPK. E$  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 0f"la=6  
    CFG(4IMx  
    Fr1OzS^&(  
    I1W~;2cK  
    5. 结果:优化的球面透镜 r-5xo.J'  
    }PzHtA,V  
    3j w4#GW  
     由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 ]%[.>mR  
     转换效率(68.6%)和信噪比一般。 `,Y/!(:;  
     一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 F*=}}H/  
    92Rm{n   
    #XeabcOQ  
    2Y%E.){  
    6. 参数:非球面透镜 .gA4gI1kH  
    z}2  
    D>K=D"  
     第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 qIk( ei  
     非球面透镜材料同样为N-BK7。 [wcp2g3Px  
     该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 p~dj-w  
    $rH}2  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 =p&uQ6.i+  
    HQV#8G#B  
    Yn8aTg[J  
    s^GE>rf  
    c)zwyBz  
    7. 结果:非球面透镜 pGsu#`t  
    }Pj;9ivz  
    "^5%g%  
     生成期望的高帽光束形状。 6<9gVh<=w  
     不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 G/&Wc2k  
     非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 YBQ{/"v%|  
    z_L><}H  
    z=K hbh  
    z&Lcl{<MA  
    Vn6]h|vm  
    8. 总结 w'<"5F`  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 sF p% T4j  
    vS G vv43G  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 #80M+m  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 |\SwZTr  
    _[ S<Cb*1  
    光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统,如非球面系统。 DQ= /Jr~  
    myDcr|j-a  
    扩展阅读 zE]h]$oi  
    7aeyddpM  
    扩展阅读 (r"2XXR  
     开始视频 HI{IC!6  
    -     光路图介绍 @fI 2ZWN|  
     该应用示例相关文件: {S5j;  
    -     SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 P30|TU+B  
    -     SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真
    "i; "  
     $ 1v'CT  
    q 1+{MPJ  
    QQ:2987619807 @tPptB  
     
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