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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) *$Y_ %}  
    应用示例简述 S!66t?vHB  
    1. 系统细节 C#n.hgo>I  
    光源 vj9'5]!~q  
    — 高斯激光 f4Ob4ah!(  
     组件 QB3er]y0%  
    — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 RFPcH8-u7  
    — 不同的傅里叶透镜设计(球面,非球面) 具有不同的性能和像差 &v#pS!UOj  
     探测器 fp}5QUm-  
    — 视觉感知的仿真 X?o6=)SC|  
    — 高帽,转换效率,信噪比 pS2u&Y"u|  
     建模/设计 Pkv+^[(4  
    — 场追迹: 8jY<S+[o  
     基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 /U} )mdFm  
    0g9y4z{H  
    2. 系统说明 B(f_~]  
    a(kY,<}  
    5O;D\M{>  
    R90#T6^  
    3. 建模&设计结果 U>sEFzBup  
    gVrfZ&XF84  
    不同真实傅里叶透镜的结果: KciN"g|X  
    uPxJwWXO  
    7Ck3L6J#  
    %=$Knc_!T^  
    4. 总结 Km,%p@`m  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ?L0|$#Iw  
    P| hwLM  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ;/t~MH  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 $f%om)  
    Z;,G:@,  
    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。 }1%%`  
    e ^,IZ{  
    应用示例详细内容 `sDLxgwI  
    mZM,"Wq,  
    系统参数 `<kB/T  
    hiEYIx  
    1. 该应用实例的内容 MkhD*\D /  
    u:Ye`]~o  
    mHV{9J  
    {> <1K6t  
    gVe]?Jva`  
    2. 仿真任务 S^;;\0#NK  
    `HO] kJpX  
    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。 $ 7W5smW/  
    bt(Y@3;  
    3. 参数:准直输入光源 \XYidj  
    &]GR*a  
    KVh#"]<WV  
    q"6$#o{~U  
    4. 参数:SLM透射函数 1up p E|  
    `6lOqH  
    ;^u,[d  
    5. 由理想系统到实际系统 /.=aA~|  
    ![nL/  
    ^#Mp@HK  
     用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 u{h67N  
     因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 tC(MaI  
     对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 sp MYn&p  
     实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 oK 7:e~  
     表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 TLp2a<Iy  
    w%plK6:6  
    j*[P\Cm  
    YM6 J:89  
    G;iH.rCH  
    应用示例详细内容 0[M2LF!m  
    .@%L8_sMR  
    仿真&结果 _x1W\#  
    =.&8ghJ*M  
    1. VirtualLab中SLM的仿真 l qwy5#  
    :CK`v6 Qs  
     由于可以嵌入组件,VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜,真实透镜等)。 Dr(2@ 0P  
     以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 &M@c50&%  
     为优化计算加入一个旋转平面 WJu(,zM?G  
    ;6D3>Lm  
    M:/(~X{?  
    9(O eH7  
    2. 参数:双凸球面透镜 'S9o!hb'@  
    E?czolNl  
    eY'n S  
     首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 Yj*T'<e  
     由于对称形状,前后焦距一致。 F[SZwMf29  
     参数是对应波长532nm。 XzSl"UPYH  
     透镜材料N-BK7。 6W{Nw<  
     有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 /9&!u )+  
    D)?%kNeA  
    8h }a:/  
    tgl(*[T2  
    5>+@.hPX  
    [DDe}D3C  
    3. 结果:双凸球面透镜 -gk2$P-  
    4H%#Sn#L^!  
    ej@4jpHQN  
     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。 |>.MH  
     较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ~3M8"}X;L  
     一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 iE HWD.u  
    nDO7  
    ]u!s-=3s  
    :$k1I-^R  
    )W>$_QxbN  
    4. 参数:优化球面透镜 ^|p D(v  
    - _ 8-i1?  
    UPr& `kaJ  
     然后,使用一个优化后的球面透镜。 O8b#'f~  
     通过优化曲率半径获得最小波像差。 #b;k+<n[X  
     优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 5,s@K>9l;  
     透镜材料同样为N-BK7。 ymqv@Byi8A  
    vs[!B-  
    /g!ZU2&l  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 6H: fg  
    *]NfT}}  
    W_E^+Wl@  
    pZopdEFDK|  
    5. 结果:优化的球面透镜 hU-FSdR  
    T9& {s-3*  
    IqFcrU$4  
     由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 cZ|NGkZ  
     转换效率(68.6%)和信噪比一般。 `ovMfL.u  
     一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 "qF/7`e[  
    du$M  
    )W p7e51  
    p7-\a1P3  
    6. 参数:非球面透镜 hZ452W  
    bRyxP2  
    e+-#/i*  
     第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 Pg:xC9w4  
     非球面透镜材料同样为N-BK7。 <uB)u>3   
     该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 Z8FgxR  
    .U=x2txb  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003  K];]  
    r>ed/<_>m;  
    f4\$<g/~  
    0C%IdV%CU  
    Z\`SDC  
    7. 结果:非球面透镜 SO *oBA'  
    T=u"y;&L  
    ?xH{7)dO  
     生成期望的高帽光束形状。 4V4S5V  
     不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 2"Wq=qy\J  
     非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 (?8i^T?WP=  
    _,60pr3D'  
    4]m{^z`1  
    n0co* ]X+k  
    t?-a JU  
    8. 总结 [(_,\:L${  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 /"st sF  
    JD0s0>q_  
     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&lW&]  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 +@!\3a4!  
    ;f[##=tm  
    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。 P HOngn  
    y*X.DS 1(w  
    扩展阅读 EGqu-WBS  
    FWW@t1)  
    扩展阅读 X)hpbHa  
     开始视频 |3E|VGm~  
    -     光路图介绍 = FV12(U  
     该应用示例相关文件: mxF+Fp~  
    -     SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 2IW!EUR  
    -     SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真
    ^`lrKk  
     
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