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infotek 2021-08-02 10:24

基于SLM光束整形系统中光学系统像差的研究

空间光调制器(SLM.0003 v1.0) rf2+~B{$,  
应用示例简述 N;<.::x  
1. 系统细节 {Vc%ga|E  
 光源 Pj4WWKX  
— 高斯激光束 0P(U^rkR~  
 组件 =j%B`cJ66_  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 '$5.{o`s*1  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面,非球面) 具有不同的性能和像差 8PWx>}XPt  
 探测器 6g/ <FM  
— 视觉感知的仿真 NVEjUt/  
— 高帽,转换效率,信噪比 '#~$Od4&=  
 建模/设计 R)>/P{ A-P  
— 场追迹: {-(}p+;z  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 6m#V=4e*  
k4|9'V&1*6  
2. 系统说明 Yx- 2ux  
RC_w 1:h  
rJ LlDKP-(  
w"s;R8  
3. 建模&设计结果 L*k[Vc  
?(9/V7HQ.5  
不同真实傅里叶透镜的结果: \a:#e%]qz9  
"62vwWrwO  
<h(KI Y9T  
j2V"w&>b}  
4. 总结 "}_b,5lkGK  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 W|IMnK-  
1Sk=;Bic  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 08J[9a0[  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 pwg$% lv  
72hN%l   
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统,如非球面系统。 X$o$8s  
\)\uAI-  
应用示例详细内容 bRSE"B  
\Tf$i(0q  
系统参数 =T73660  
gB4&pPN  
1. 该应用实例的内容 d~bZOy  
6#A g^A  
bSOxM /N  
8(yZX4OH>  
6OBe^/ZRt  
2. 仿真任务 2K^D%U  
m5!~PG:_  
在之前的案例中,采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中,使用真实的透镜进行替换,该透镜存在多种光学像差。 EV1x"}D A_  
qJjXN+/D  
3. 参数:准直输入光源 UKYQ @m  
gN2$;hb?  
QucDIZ  
$uw[X  
4. 参数:SLM透射函数 *&WkorByW  
C,*3a`/2M^  
qOA+ao  
5. 由理想系统到实际系统 <evvNSE  
Ttr)e:  
"4Joou"U  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 9YpgzCx Z  
 因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 9q +I  
 对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 -s?f<f{  
 实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 7_OC&hhL  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 Gv ';  
r]e1a\)r  
8fV.NCyE  
BZS%p  
#@ClhpLD  
应用示例详细内容 4Zz%vY  
N>R\,n|I  
仿真&结果 D-{;;<nIr`  
t0*kL.  
1. VirtualLab中SLM的仿真 bQU{)W  
x)35}mi){L  
 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)。 mS\ gh)<h  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 VI xGD#m  
 为优化计算加入一个旋转平面  ?cG~M|@  
NCW<~   
;rggO0Y  
d#-scv}s5  
2. 参数:双凸球面透镜 {Ad4H[]|]  
sj9j 47y  
X8}m %  
 首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 (/mR p  
 由于对称形状,前后焦距一致。 _xKIp>A  
 参数是对应波长532nm。 1c5+X Cr  
 透镜材料N-BK7。 NO)Hi)$X6Y  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 :Dt]sE _d  
oI\ Lepl*  
[Rj_p&'  
Z\YCjs%  
HbOLf  
2X X-  
3. 结果:双凸球面透镜 v3p0  
O]-)?y/  
c-GS:'J{  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加,干涉图案的出现时由于像差造成的。 DpRGPs  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 l|kGp~  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 <?2g\+{s9  
OO?;??  
Wg!<V6}  
J-UqH3({Z,  
jv ;8Mm  
4. 参数:优化球面透镜 x?"+Or.h  
T'ko =k  
]|xfKDu  
 然后,使用一个优化后的球面透镜。 +$uQ_ve  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 >g>L>{  
 优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 s![Di  
 透镜材料同样为N-BK7。 ;i 'mma_!  
kTW[)  
Jkx_5kk/\  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Qi=pP/Y  
]/#3 P  
$~ >/_<~  
/;X+<Wj  
5. 结果:优化的球面透镜 SG4)kQ  
A{ a4;`}5  
UfkQG`G9H  
 由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 qNuBK6E#4  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 z%q)}$O  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 d)WGI RUx  
WvoJ^{\4N*  
F"^/R  
>ufLRGL>  
6. 参数:非球面透镜 gq7l>vT.  
oHPh2b0  
|e_'% d&  
 第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 'Q dDXw5o  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 OTj J'  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ,$+ P  
LOEiV  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 " Ng%"Nz  
Z]SUr`Z  
df)S}}#H  
u.@B-Pf[Eo  
1>=]lMW  
7. 结果:非球面透镜 nIqNhJ+  
s?Z{LWZ@  
M,vCAZ  
 生成期望的高帽光束形状。 ._[uSBR'  
 不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 Ew )1O9f  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 >sGiDK @  
7o7*g 7  
u#+Is4Vh  
E#~J"9k98  
Ez+8B|0P  
8. 总结 #G]g  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ?&JK q^9\I  
cB6LJ}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。 $ vBFs]h  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Q%QIr  
$}JWJ\-]  
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。 aeE~[m  
WS.lDMYE7  
扩展阅读 cKB1o0JsYJ  
?/fC"MJq?  
扩展阅读 gs(ZJO1 /L  
 开始视频 &S=xSs:q.  
-     光路图介绍 }E^k*S  
 该应用示例相关文件: }2''}-Nc  
-     SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 KjK-#F,@  
-     SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真
48)D%867.;  
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QQ:2987619807 07G'"=  
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