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    [技术]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: 2021-11-10
    空间光调制器(SLM.0003 v1.0) ]w;t0Bk  
    应用示例简述 gL&w:_  
    1. 系统细节 Cy6!?Mik  
    光源 /4 pYhJ8S  
    — 高斯激光 _rIo @v  
     组件 I5l%X{u"N  
    — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 85Yi2+8f4  
    — 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 B F gxa#De  
     探测器 U!o  
    — 视觉感知的仿真 !h7:rv/  
    — 高帽,转换效率,信噪比 TsoxS/MI"  
     建模/设计 yGt [Qvx#  
    — 场追迹: [|eIax xR,  
     基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 zc;kNkV#1Y  
    36+/MvIT  
    2. 系统说明 EHn!ZrQgh  
    __$;Z  
    ^ [m-PS(  
    dO1 m  
    3. 建模&设计结果 uchQv]VB  
    (n?f016*%d  
    不同真实傅里叶透镜的结果: ]oSx]R>{f  
    H@wjZ;R  
    U9b[t  
    S>(xx"Ia  
    4. 总结 T$2A2gb `  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 DGCvH)Q  
    5!Y\STn  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 1z&"V}y  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 JB'tc!!*  
    O]hUOc `k  
    光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统,如非球面系统。 (EWGX |QA  
    O^-QqCZE  
    应用示例详细内容 ?r&~(<^z  
    (VN'1a (  
    系统参数 t/O^7)%  
    T|S-?X,  
    1. 该应用实例的内容 7i xG{yu  
    n5A|Zjk;  
    v}t{*P  
    F3!@|/<w  
    dS 4/spNq  
    2. 仿真任务 k}<H  
    i{$P.i/&  
    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。 -nC&t~sD  
    @Nh}^D >j  
    3. 参数:准直输入光源 ]O:8o<0  
    bIBF2m4  
    Jf7H;ZM<  
    Y)]VlV!`  
    4. 参数:SLM透射函数 W9c&"T9JT  
    ^J7q,tvbJ  
    m ne)c[Qn  
    5. 由理想系统到实际系统 EmUn&p%hI  
    &glh >9:G  
    w ]T_%mdk  
     用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 jA:'P~`Hj  
     因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 m)<+?Bv y  
     对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 <eSg%6z  
     实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 %4x0^<k~  
     表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 GR*sk#{  
    g]z k`R5  
    oupWzjo  
    o!+'< IQ'  
    3)=ix. wW  
    应用示例详细内容 O_2o/  
    58#nYt  
    仿真&结果 P6>C+T1  
    ke W7pN?  
    1. VirtualLab中SLM的仿真 ]-#/wC[$l=  
    sXPva@8_  
     由于可以嵌入组件,VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜,真实透镜等)。 lj&\F|-i  
     以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 |;Jt * _  
     为优化计算加入一个旋转平面 Q/Z>w+zh#  
    y7 #+VF`xf  
    RfvvX$  
    'Bt!X^  
    2. 参数:双凸球面透镜 oaq,4FT  
    A~E S{Zkh  
    M8 Bp-_  
     首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 VK*H1EH1  
     由于对称形状,前后焦距一致。 (HeSL),1  
     参数是对应波长532nm。 m!<FlEkN  
     透镜材料N-BK7。 ?rt[ aK  
     有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 v4rO 0y=C  
    ~0-)S@  
    0)K~pV0aT  
     n9&fH  
    yG~Vvpv  
    %K\B )HR  
    3. 结果:双凸球面透镜 o M@%2M_O(  
    X_ Lt{mf  
    a|t{1]^w`  
     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。 c1_Zi  
     较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 4n(w{W>  
     一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 jYAm}_?No  
    jb/C\2U4)  
    d<=!*#q;o  
    3My}u>  
    .sj/Lw}  
    4. 参数:优化球面透镜 NzhWGr_x'  
    5'{QMnfB  
    V{>;Z vj1R  
     然后,使用一个优化后的球面透镜。 nZNS}|6  
     通过优化曲率半径获得最小波像差。 gxI/MD~!>  
     优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 ia /#`#.  
     透镜材料同样为N-BK7。 oTb42a_j{  
    HtE^7i*_  
    a ge8I$*`@  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003  C. uv0  
    .pl,ujv  
    {s6#h#U  
    u0?TMy.%  
    5. 结果:优化的球面透镜 %O[1yZh \  
    dn42'(p@G  
    Q-G8Fo%#,E  
     由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 2|RxowXZ"  
     转换效率(68.6%)和信噪比一般。 Eoo[H2=^H  
     一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 ,_7m<(/f  
    5mudww`  
    _m a;b<I/<  
    K!>3`[:I"  
    6. 参数:非球面透镜  ++8 Xi1  
     8QKu  
    m\ qR myO  
     第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 f<<$!]\  
     非球面透镜材料同样为N-BK7。 p!Tac%D+k  
     该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ojj T  
    e+2lus,u6t  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 :=q9ay   
    hOIg 7=v  
    T I ZkN6  
    <0l:B ;3  
    wt_ae|hv  
    7. 结果:非球面透镜 \0qFOjVj  
    vj#m#1\ f  
    = K`]cEL  
     生成期望的高帽光束形状。 Fgh an.F  
     不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 G[zysxd  
     非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 xA n|OSe  
    %md9ou`  
    b3GTsX\2|  
     NY[48H  
    .Z17X_  
    8. 总结 P=9sP:[f6  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 K TE*Du  
    4dSAGLpp  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 `I|Y7GoUO  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 +}-cvM/*  
    qX[C%  
    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。 73nmDZO|  
    bX%4[BKP  
    扩展阅读 %a-fxV[  
    '@QK<!%,  
    扩展阅读 EScy!p\*  
     开始视频 yN#]Q}4  
    -     光路图介绍 1_n5:  
     该应用示例相关文件: 4tapQgj24  
    -     SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 \/y&l\ k)  
    -     SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真
    8Tc:TaL  
     
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