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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) ,+&j/0U  
    应用示例简述 W% ud nJ  
    1. 系统细节 x?IT#ty  
    光源 7Go!W(8  
    — 高斯激光 U9w*x/S wb  
     组件 0"N %Vm  
    — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 /rW{rf^  
    — 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 jo~Pr  
     探测器 F`u~Jx8.*  
    — 视觉感知的仿真 %`'VXR?`h=  
    — 高帽,转换效率,信噪比 _f`m/l  
     建模/设计 (Wn'.|^%  
    — 场追迹: V_* ^2c)  
     基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 +,lD_{}_  
    FQyiIT6  
    2. 系统说明 zjmc>++<t  
    ~a$% a  
    ; F=_ozWV*  
    pP @#|T  
    3. 建模&设计结果 5kF5`5+Vj  
    dQ[lXV[}v  
    不同真实傅里叶透镜的结果: Gm. hBNgp  
    DKZ69^  
    _OY;SJ(  
    =%L^!//c  
    4. 总结 L*z;-,  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 `4CRpz  
    ;IT^SHym  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ~&x%;cnv_  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 1 wG1\9S  
    RY'y%6Z]ZO  
    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。 Ut+mm\7  
    "hfwj`U  
    应用示例详细内容 luMNi^FQ  
    /y0 )r.R  
    系统参数 !cZsIcIe  
    NQAnvX;  
    1. 该应用实例的内容 $spf=t"nh  
    XP7A.I#q0  
    ')BQ 0sg  
    _W;u Qg']  
    `Ao: }  
    2. 仿真任务 t]x HM  
    Y%faf.$/9  
    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。 1pV"< ,t  
    lwU&jo*@  
    3. 参数:准直输入光源 L8W3Tpi&(  
    iB?@(10}ES  
    0pR04"`;  
    _5zR!|\^  
    4. 参数:SLM透射函数 ~K[rQ  
    [D t`@Dm  
    \o^+'4hq<5  
    5. 由理想系统到实际系统 6"DvdJ0MB  
    #'T|,xIr-Q  
    G > ,rf ]N  
     用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 3EyN"Lvp{o  
     因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 @:[/uqL  
     对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 0XYxMN)  
     实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 DbcKKgPn(9  
     表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 >eC^]#c  
    `drvu?F  
    x!< C0N>?z  
    4MM#\  
    z+ 4R[+[  
    应用示例详细内容 B0Z@ Cf  
    _ehU:3L`s  
    仿真&结果 =3"Nn4Z  
    j.z#fU  
    1. VirtualLab中SLM的仿真 yR`-rJb V  
    1kpI?Plki  
     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)。 b,c vQD  
     以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 F kWJB>  
     为优化计算加入一个旋转平面 \z_@.Jw{  
    ;7hf'k  
    gs!{'=4wT  
    R+m{nO~r  
    2. 参数:双凸球面透镜 }$7Hf+G  
    H`y- "L8q  
    wy^>i$TC  
     首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 _])1P?.  
     由于对称形状,前后焦距一致。 zYep V  
     参数是对应波长532nm。 #*9*[Xbi  
     透镜材料N-BK7。 &v:iC u^|  
     有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 I@hC$o  
    snyx$Qx(  
    YB 4R8}4  
    =Xp 3UNXg  
    s8tI_h  
    qYpHH!!C=  
    3. 结果:双凸球面透镜  "u%$`*  
    d`:0kOF+  
    mV;7SBoT  
     生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加,干涉图案的出现时由于像差造成的。 b*bR<|dTj  
     较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 7mu%|!  
     一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 (s9?#t6  
    )ow3Bl8w  
    wHAh6lm  
    >V]> h&`  
    P017y&X  
    4. 参数:优化球面透镜 c`iSe$eS  
    o$Jk2 7  
    /aK },+  
     然后,使用一个优化后的球面透镜。 #0mn_#-P)  
     通过优化曲率半径获得最小波像差。 ~[[a7$_4  
     优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 K,So#Ui  
     透镜材料同样为N-BK7。 qOng?(I  
    M5<5 (l  
    u^{Q|o:=x  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 LIR2B"3F  
    UP,(zKTA  
    o77HRX  
    o2jnmv~  
    5. 结果:优化的球面透镜 >`6^1j(3  
    &AoWT:Ea  
    HVC\(h,)i  
     由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 ln3.TR*  
     转换效率(68.6%)和信噪比一般。 >CYg\vas!  
     一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 )d s(/P5b  
    E[$['0  
    Uqkh@-6-  
    2[W Qq)\  
    6. 参数:非球面透镜 6/GhQ/T%D  
    8x+K4B"oe  
    oXGf#>keg  
     第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 6z/8n f +u  
     非球面透镜材料同样为N-BK7。 Wve ^2lkoK  
     该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 #M_QSD}&  
    oiklRf  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 UH[ YH;3O  
    6H3_q x  
    -,Q<*)q{  
    I{M2nQi  
    F9d][ P@@  
    7. 结果:非球面透镜 $i =-A  
    E fqa*,k  
    F`Pu$>8C  
     生成期望的高帽光束形状。 &*0!${ B  
     不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 X.JB&~/rO  
     非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 bf}r8$,  
    /0(4wZe~?  
    | WDX@Q  
    t);5Cw _  
    >q]r)~8F^  
    8. 总结 v}iJ :'  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 t[3Upe%  
    }p "HD R>  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ]H.+=V;1  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 >0512_J+  
    E{j6OX\  
    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。 ]bRu8kn  
    gg6&Fzp  
    扩展阅读 U~7.aZHPx3  
    gAR];(*  
    扩展阅读 X5)>yM^N`  
     开始视频 &npf %Eub  
    -     光路图介绍 iPHMyxT+S  
     该应用示例相关文件: 7\jH?Zi  
    -     SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 L5U>`lx6$  
    -     SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真
    |z5olu$gVc  
     
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