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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: 2023-03-29
    空间光调制器(SLM.0003 v1.0) \ 2\{c1df  
    应用示例简述 n>Ff tVZNJ  
    1. 系统细节 (\AN0_  
    光源 P%3pM*.  
    — 高斯激光 G|wtl(}3  
     组件 0fsVbC  
    — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 4zoQe>v~  
    — 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 EW `hL~{  
     探测器 ~t6q-P  
    — 视觉感知的仿真 5n@YNaoIb  
    — 高帽,转换效率,信噪比 2Rk}ovtD[  
     建模/设计 <tr]bCu}  
    — 场追迹: 7r:h_r-  
     基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 YF5}~M ymF  
    `'YX>u/  
    2. 系统说明 "aJHCi~l  
    /DQYlNa  
    S_ATsG*(  
    ]  ,|,/~  
    3. 建模&设计结果 qRt!kWW  
    -k'<6op  
    不同真实傅里叶透镜的结果: jq+(2  
    z(|^fi(  
    xcB\Y:   
    Kj4/fB  
    4. 总结 \@<7Vo,  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 At Wv9  
    lTx_E#^s  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 &,nv+>D  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 1!#N-^qk  
    S=UuEmU5N  
    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。 &.)=>2  
    RTOA'|[0M  
    应用示例详细内容 VBhUh~:Om  
    9[0iIT$q$  
    系统参数 ZEqW*piI  
    /$~1e7 W  
    1. 该应用实例的内容 FQZ*i\G>>  
    7({)ou x  
    aacy5E  
    qE)FQeN  
    "5hk%T '  
    2. 仿真任务 \]X.f&u  
    &jqaW 2  
    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。 6h:QSVfx  
     E]V, @  
    3. 参数:准直输入光源 u?^V4 +V  
    \6b~$\~B  
    aKI"<%PNn  
    NRRJlY S  
    4. 参数:SLM透射函数  }k^uup*{  
    il0K ^i  
    DX_ mrG  
    5. 由理想系统到实际系统 x YS81  
    "zEl2Xn28_  
    '/\  
     用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 IiYL2JS;t|  
     因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 L}Z.FqJ  
     对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 |XyX%5p*  
     实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 FYAEM!dyy  
     表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 6= ?0&Bx&  
    ]!hjKu"  
    WogUILB  
    #CS>_qe.{  
    M 8},RR@{  
    应用示例详细内容 k8gH#ENNK  
    O NabL.CV  
    仿真&结果 qGinlE&\  
     |$Yk)z3  
    1. VirtualLab中SLM的仿真 5KC Qvv\  
    wkg4I.  
     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)。 MAa9JA8kw)  
     以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 (Y1*Bs[l  
     为优化计算加入一个旋转平面 }\a#e^-xQ+  
    g"-j/ c   
    ~f<'] zXv  
    =G-OIu+H!U  
    2. 参数:双凸球面透镜 !3b& S4  
    !0{SVsc)  
    Iiy5;:CX:q  
     首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 YvY|\2^K  
     由于对称形状,前后焦距一致。 ^y5A\nz&  
     参数是对应波长532nm。 LU3pCM{  
     透镜材料N-BK7。 DV5hTw0  
     有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 :V/".K-:J  
    wE .H:q4&  
    x ;DoQx  
    g/GI'8EMj  
    =*UK!y?n  
    ,np=m17  
    3. 结果:双凸球面透镜 /|EdpHx0  
    ]\yIHdcDi  
    d`sZ"8}j  
     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。 }7.A~h  
     较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 5U 84 *RY  
     一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 NaR} 0  
    \Ec<ch[)c  
    J""Cgf  
    !LK xZ"  
    L>Y+}]~  
    4. 参数:优化球面透镜 2Zu9? L ,I  
    d9{lj(2P  
    1_Yx]%g<  
     然后,使用一个优化后的球面透镜。 v :pT(0N  
     通过优化曲率半径获得最小波像差。 \8CCa(H  
     优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 6wlLE5  
     透镜材料同样为N-BK7。 f3UCELJ  
    /-M:6  
    XIcUoKg^  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 HLyA zB~r  
    (\:Rnl  
    zs=3e~o3  
    O-, "/Z  
    5. 结果:优化的球面透镜 \M`qaFan5^  
    D]~K-[V?l  
    0["93n}r  
     由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 7Ae`>5B#  
     转换效率(68.6%)和信噪比一般。 |/,S NE  
     一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 3lF"nv  
    l b(  
    w:\} B'u  
    +\=g&G,  
    6. 参数:非球面透镜 o2fih%p?1  
    V60L\?a  
    :9&c%~7B9  
     第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 (?zg.y  
     非球面透镜材料同样为N-BK7。 :8b'HhjM  
     该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 G)vNMl  
    )^:H{1'  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 5]O{tSj  
    ::Zo` vP  
    ~[CFs'`(2  
    z:Am1B  
    \%7*@&  
    7. 结果:非球面透镜 e!VtDJDS  
    [CQR  
    ysnW3q!@  
     生成期望的高帽光束形状。 JBY.er`6C  
     不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 8maWF.xq  
     非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 7uR;S:WX  
    56AC%_ g>  
    <rzP  
    qvn.uujYS  
    5RPG3ppS  
    8. 总结 &nEL}GM)E  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Nbl&al@"  
    /+*"*Br/  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 kjYM&q  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。  7)2K6<q  
    2yA)SGri  
    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。 bZxN]6_  
    +M"j#H  
     
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