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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) .*g^ i`  
    应用示例简述 3d*wZ9qz  
    1. 系统细节 V?o%0V  
    光源 wTPHc:2  
    — 高斯激光 ;$rh&ET  
     组件 H0Ck%5  
    — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 zc%HBZ3p  
    — 不同的傅里叶透镜设计(球面,非球面) 具有不同的性能和像差 ;@G5s+<l  
     探测器 2M3C 5Fu  
    — 视觉感知的仿真 Dh B*k<S  
    — 高帽,转换效率,信噪比 udGZ%Mr_  
     建模/设计 RS /*Dp^  
    — 场追迹: n% ={!WD  
     基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 T{mIk p<  
    L|K^w *\C  
    2. 系统说明 cK~VNzsz  
    Q DJe:\n  
    SyCa~M!}>  
    "c0Nv8_G  
    3. 建模&设计结果 WS1$cAD2N  
    Lo^gg#o  
    不同真实傅里叶透镜的结果: _cD-E.E%  
    )SsO,E+t=U  
    pQ9~^  
    /faP@Q3kR  
    4. 总结 P'D'+qS  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 C&-]RffA  
    F@Cxjz  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 8c0ugM  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 6SN$El 0|G  
    Lt\=E8&rh  
    光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统,如非球面系统。 SH#!Y  
    W#lt_2!j  
    应用示例详细内容 "|W``&pM  
    xm bFJUMH  
    系统参数 N"&qy3F  
    Kzf^ras4u  
    1. 该应用实例的内容 ?D S|vCae  
    |FxTP&8~  
    cux<7#6af  
    n`2LGc[rP  
    D./3,z  
    2. 仿真任务 Y5$VWUrB  
    R?H[{A X  
    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。 +n&9ZC H  
    A_JNj8<6r  
    3. 参数:准直输入光源 && E)  
    $J)2E g  
    u[?M{E/HU  
    fT  
    4. 参数:SLM透射函数 RoeLf Ow  
    pQ yH`  
    #>\%7b59>  
    5. 由理想系统到实际系统 p|o?nI  
    a7wc>@9Q,  
    i!dQ Sdf  
     用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ;;lOu~-*$p  
     因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 D!nx%%q  
     对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 rX@?~(^ML  
     实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 BhCOT+i;c  
     表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 I2^ Eo5'  
    Q _ M:v  
    9  7Mi{Zz  
    ;P!x/Ct  
    <n{-& ;>  
    应用示例详细内容 Rg6/6/ IN  
    ~e#QAaXD#5  
    仿真&结果 ~Op~~ m  
    /w2jlu}yt  
    1. VirtualLab中SLM的仿真 zaMKwv}BR  
    gtlyQ _V  
     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)。 {axMS yp;  
     以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 Z]x)d|3;  
     为优化计算加入一个旋转平面 bA8RoC  
    xI(Y}>  
    ,R2;oF_  
    +[Zcz4\9  
    2. 参数:双凸球面透镜 ]B>g~t5J  
    rw]7Lr_>  
    "Iwd-#;$;  
     首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 `;\~$^sj}  
     由于对称形状,前后焦距一致。 x>m=n_  
     参数是对应波长532nm。 ~;P>}|6Y  
     透镜材料N-BK7。 bFtzwa5Gc  
     有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ] R-<v&O  
    u[~= a 5:4  
    .:V4>  
    h&j9'  
    ?2i\E RG?  
    9G=HG={  
    3. 结果:双凸球面透镜 b5.L== >  
    iDrQ4>  
    n+%tu"e  
     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。 :1,xse  
     较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 1y}tPkOe7O  
     一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 kQQhZ8Ch  
    w6FVSU]sY  
    ,J ZM%f  
    `;H3['~$  
    cNvh2JI  
    4. 参数:优化球面透镜 IM$I=5y e  
    `6QQS3fk!  
    #xTu {  
     然后,使用一个优化后的球面透镜。 d6ABgQi0  
     通过优化曲率半径获得最小波像差。 |VE *_ G  
     优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 xA {1XS}  
     透镜材料同样为N-BK7。 |dI,4Z\Qb  
    cu#s}* Ip  
    RuuXDuu:VL  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 =V*4&OU  
    {u_2L_  
    'Bb@K[=s  
    #uillSV  
    5. 结果:优化的球面透镜 5_~QS  
    a-Ef$(i_  
    tFKR~?Gc  
     由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 QB|D_?]  
     转换效率(68.6%)和信噪比一般。 -e(,>9Q  
     一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 8j<+ ' R  
    k:k!4   
    bk{.9nz2  
    8bP4  
    6. 参数:非球面透镜 Y~+`F5xX<  
    M +Jcg b]  
    bJ6@ B<  
     第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 )o>1=Y`[z  
     非球面透镜材料同样为N-BK7。 [V_?`M  
     该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 sksop4gu5  
    O| zLD  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 4C[n@ p2  
    1l`$.k  
    b"QeCw#v`>  
    96.Vm*/7  
    I7/X6^/}  
    7. 结果:非球面透镜 @E5 }v  
    Pu7cL  
    Yiy|^j  
     生成期望的高帽光束形状。 .7Lv  
     不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 vspub^;5\  
     非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 :U$U:e  
    cgvD>VUw  
    2lm{:tS  
    0nOp'Ky\k  
    ZUxlk+o9d  
    8. 总结 VG+WVk  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 [d~ 25  
    YMEI J}  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 #m<<]L(o8W  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 8NS1*\z  
    NDaM;`  
    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。 ,) JSX o  
    q|fZdTw  
    扩展阅读 ]\_T  
    uRu)iBd D  
    扩展阅读 z LHE;  
     开始视频 N>J"^GX  
    -     光路图介绍  ZD'fEqM  
     该应用示例相关文件: E?+MM0  
    -     SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 j/9Uf|z-_  
    -     SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真
    ; 3WA-nn  
    kW=GFj)L  
    YN@ 4.&RP  
    QQ:2987619807 g~AO KHUP  
     
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