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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) 8MW-JZ  
    应用示例简述 q%bFR[p<*  
    1. 系统细节 x_8sV?F  
    光源 l %zbx"%x  
    — 高斯激光 <%^WZ:c  
     组件 V!*1F1  
    — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 |H8C4^1Rq  
    — 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!MN QGs  
     探测器 d8 ~%(I9  
    — 视觉感知的仿真 GLub5GrxR  
    — 高帽,转换效率,信噪比 zGme}z;1@  
     建模/设计 YG?4DF  
    — 场追迹: bCTN^  
     基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 LIJ#nb  
    e6J>qwD?  
    2. 系统说明 V*?QZ;hCP  
    z+M{z r  
    nIlx?(=pu  
    [Ous|a[)o  
    3. 建模&设计结果 ADxje%!1O  
    e7n0=U0  
    不同真实傅里叶透镜的结果: wYFkGih  
    g<DXJ7o  
    <7T}b95  
    7uUq+dp  
    4. 总结 O.Te"=^"F  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 g"!cO^GkT  
    TXd6o=  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。  EAr;  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 {[bpvK  
    F&CvqPI  
    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。 K)1Lg? j  
    npytb*[|c  
    应用示例详细内容 fGH)Fgo`  
    <tO@dI$~>  
    系统参数 9%R"(X)  
    fwx^?/5j  
    1. 该应用实例的内容 r.u\qPT&  
    | h"$  
    2!9W:I7  
    vG)B}`M  
    [".94(qs  
    2. 仿真任务 ut]&3f''  
    }U9dzU14  
    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。 f]sR4mhO  
    $t6t 6<M)  
    3. 参数:准直输入光源 SMd[*9l [  
    n0K+/}m  
    ]m &Ss  
    t\2-7Ohj6  
    4. 参数:SLM透射函数 03iy[~Y2  
    ,'<NyA><  
    ^G5fs'd  
    5. 由理想系统到实际系统 5&A' +]  
    2w~Vb0  
    x~IrqdmW  
     用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 [P6A $HC<  
     因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 _BgWy#  
     对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 W?N+7_%'  
     实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 *Br }U  
     表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 s/3sOb}sA  
    q)@;8Z=_c  
    Gw6Od j  
    .W9 *-  
    1 K^-tms  
    应用示例详细内容 -nD} k  
    =_6 Q26  
    仿真&结果 9qzHy}A  
    [H$kVQC  
    1. VirtualLab中SLM的仿真 ': Ek3'L  
    3fE0cVG*  
     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)。 juu"V]Q 1  
     以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ;_ 1Rk&o!  
     为优化计算加入一个旋转平面 V sL*&Fk  
    \|4F?Y  
    ignOF  
    3 UQBIrQ  
    2. 参数:双凸球面透镜 ljg6uz1v %  
    <h~uGBS"  
    I;<__  
     首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 l r~>!O  
     由于对称形状,前后焦距一致。 'Vhnio;qC  
     参数是对应波长532nm。 ]g%HU%R-m  
     透镜材料N-BK7。 rc`Il{~k  
     有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 x6\^dVR}  
    ^|!\IzDp  
    E1A5<^t  
    Hg\H>Z  
    hy~KY6Ta  
    IG%x(\V-e  
    3. 结果:双凸球面透镜 f7%g=0.F  
    mEb`ET|  
    h,/3 }  
     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。 ,[_)BM  
     较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 F"tM?V.|  
     一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。  ?f5||^7  
    6hFs{P7  
    hig t(u  
    UU#$Kt*frR  
    ,yfJjV*I  
    4. 参数:优化球面透镜 5a&gdqg]  
    \pI ,6$'  
    N>@.(f&w  
     然后,使用一个优化后的球面透镜。 1P BnGQYM  
     通过优化曲率半径获得最小波像差。 20Rm|CNH?  
     优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 n@oSLo`k,`  
     透镜材料同样为N-BK7。 ,M\/[_:  
    +~;#!I@Di  
    6iEA._y  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 v=IcVHuf  
    $7Tj<;TV  
    ;~}!P7z  
    |c2;`T#`o  
    5. 结果:优化的球面透镜 +:J:S"G  
    b#S-u }1PE  
    g(F2IpUm/  
     由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 v1NFz>Hx  
     转换效率(68.6%)和信噪比一般。 8nSw7:z  
     一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 AUaupNN  
    U71A#OD^U  
    A.!3{pAb  
    ,nw5 M.D_  
    6. 参数:非球面透镜 <.@w%rvG  
    gg Hl{cl)  
    1fh6A`c  
     第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 fa/p  
     非球面透镜材料同样为N-BK7。 HDhG1B"NL  
     该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 %1i *Y*wg  
    S.owVMQ  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 r+MqjdXG  
    (j}edRUnB  
    d^|r#"o[  
    H|cxy?iJ  
    uF T5Z  
    7. 结果:非球面透镜 ksqb& ux6  
    ! j0iLYo(*  
    ,0n=*o@W  
     生成期望的高帽光束形状。 x=1Sbs w{  
     不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ^Ov+n1,)  
     非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 qh wl  
    j<vU[J+gx~  
    dQAo~] B  
    wV{VV?h}  
    Q,\S3>1n  
    8. 总结 PE+{<[n  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ~rbJtz  
    sO&eV68 [  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 jTok1k  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 i# Fe`Z ~J  
    l37l| xp~  
    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。 A)f/ww)Q  
    %U&ztvR0C  
    扩展阅读 JjQTD-^  
    &_Gu'A({J  
    扩展阅读 I8:G:s:  
     开始视频 zXeBUbVi  
    -     光路图介绍 "(E%JAwZ^W  
     该应用示例相关文件: I,?!NzB  
    -     SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ? )"v~vs  
    -     SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真
    `b[@GGv  
     
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