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infotek 2021-11-10 09:25

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) _<^mi!Y  
应用示例简述 ~8 S2BV3@  
1. 系统细节 nG4}8  
 光源 )`5=6i  
— 高斯激光束 GtLn h~)  
 组件 !-AK@`i.  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 EBMZ7b-7  
— 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 qbx}9pp}g  
 探测器 vw2yOL RX  
— 视觉感知的仿真 B>r>z5  
— 高帽,转换效率,信噪比 @V=HY  
 建模/设计 Eg+ z(m$M  
— 场追迹: ~{cG"  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 b}HwvS:  
b|Sjh;  
2. 系统说明 y^:N^Gt  
pq +~|  
Lj2Au_5  
wA< Fw )  
3. 建模&设计结果 ~O8Xj6  
*f-8egt-  
不同真实傅里叶透镜的结果: E}lNb  
{Rtl<W0  
HDQH7Bs  
x5(B(V@b  
4. 总结 tlyDXB~+  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 *\#?)q  
I><sK-3  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 \O=t5yS  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 5: vy_e&  
jrN"en  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统,如非球面系统。 :9]"4ktoJ  
Z(c2F]  
应用示例详细内容 x.%x|6G*  
krecUpo  
系统参数 oGKk2oP  
9B9:lR  
1. 该应用实例的内容 chszP{-@X  
k.6(Q_TS  
v]@ n'!  
}%Vx2Q  
v%8S:3  
2. 仿真任务 8m*uT< 5D  
:\69N/uw`  
在之前的案例中,采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中,使用真实的透镜进行替换,该透镜存在多种光学像差。 l'FNp  
7q@>d(xho  
3. 参数:准直输入光源 HwxME%w  
|m>{< :  
l~'NqmXe  
4n}^1eQ9  
4. 参数:SLM透射函数 M?.[Rr-uw  
9#)&  
Zd <8c^@  
5. 由理想系统到实际系统 !~QmY,R  
] :n! \G  
]#P>wW  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 o06vC  
 因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 SwdUElEp  
 对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 &k@r23V7r  
 实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 &? z6f9*$  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 Y~g*"J5j  
DcX,o*ec!  
/2fQM_ ,P  
W8Aii'Q8C/  
{N`<TH PP  
应用示例详细内容 u 4$$0 `  
*c' hmA s  
仿真&结果 :GN7JxD#  
_su$]s  
1. VirtualLab中SLM的仿真 <j&LC /]o  
Y4,LXuQ  
 由于可以嵌入组件,VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜,真实透镜等)。 OE[N$,4I*  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ? yek\X  
 为优化计算加入一个旋转平面 &pEr;:E  
SJsRHQ  
ofHe8a8  
qcR"i+b  
2. 参数:双凸球面透镜 '/~j!H4q9  
bqSp4TI  
f ,WAl\  
 首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 C ]+J  
 由于对称形状,前后焦距一致。 V^E.9fs,  
 参数是对应波长532nm。 \iM  
 透镜材料N-BK7。 \%$z!]S>  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 jyFXAs2  
Av"^uevfs  
JVt(!%K}&  
az;o7[rI^  
.F@0`*#rE~  
V>:ubl8j0l  
3. 结果:双凸球面透镜 8"KaW2/%  
HZEDr}RN  
4pC.mRu 0  
 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。 _|} GhdYE  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 $Oi@B)=4d+  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 #azD& 6`  
61=D&lb  
iz5WWn^  
9Netnzv%  
2SlOqH1  
4. 参数:优化球面透镜 0 V3`rK  
iR6w)  
$pGdGV\H  
 然后,使用一个优化后的球面透镜。 (OT&:WwW  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 -3T~+  
 优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 7qT>wCVT  
 透镜材料同样为N-BK7。 NZ=`iA8)X  
9>1Gj-S2:  
)ND%MYJSq  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 flzHZH  
ncCgc5uP  
T~JE.Y3B3  
M qG`P  
5. 结果:优化的球面透镜 & U6bOH%P  
- }2AXP2q  
b$k|D)_|  
 由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 ( S=RFd  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 <Zn -P  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 YH^h ?s  
j@4AY}[tX  
+?[,{WtV  
}vspjplk^  
6. 参数:非球面透镜 C=uYX"  
JOvRU DZ  
afNqK~  
 第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 Ihn+_H u  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 (M,IgSn9  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 w!N?:}P<N  
h(1o!$EU2  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 E3==gYCe*  
j!;y!g  
/yn%0Wish  
D`C#O 7.N  
6 7{>x[  
7. 结果:非球面透镜 L}x,>hbT  
1Zj NRg=  
k;W`6:Kjp  
 生成期望的高帽光束形状。 4<{]_S6"0y  
 不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 gvl3NQQ%t  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 Vim*4^[#L  
n13#}i {tm  
L/sMAB  
(;.wsz &K  
j|/4V  
8. 总结 ~qP_1() ?  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 h.ln%6:d  
j68_3zpl  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 isiehKkD  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 O<EFm}Ae  
K,' v{wSr  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统,如非球面系统。 quGv q"Y>  
GL<u#[  
扩展阅读 /-v6jiM  
q }'ww  
扩展阅读 eK)R=M@i  
 开始视频 G!L(K  
-     光路图介绍 N(W;\>P  
 该应用示例相关文件: HZDeQx`*s  
-     SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ccPTJ/%$  
-     SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真
CfMCc:8mL  
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