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    [分享]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: 2021-08-02
    空间光调制器(SLM.0003 v1.0) X (0`"rjg  
    应用示例简述 i#RT4}l"a  
    1. 系统细节 U`-]U2 "  
    光源 ivi,/~L  
    — 高斯激光 7^3a296  
     组件 <-3_tu>l  
    — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 5|pPzEA>  
    — 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 ~Wox"h}(  
     探测器 REaU=-m-  
    — 视觉感知的仿真 *It`<F|  
    — 高帽,转换效率,信噪比 |Qa[N(  
     建模/设计 4|EV`t}EV  
    — 场追迹: BPH-g\q  
     基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 p^yuz (  
    lZI?k=rWv  
    2. 系统说明 QsN%a>t  
    kM>Bk \  
    $7~T+fmF  
    FkS$x'~2$  
    3. 建模&设计结果 hh$V[/iK  
    F6vN{ FI  
    不同真实傅里叶透镜的结果: ujt0?DM  
    Te:4 z@?  
    lJR  
    #K[UqJ+x  
    4. 总结 vp#AD9h1  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 6')pM&`t  
    FK2* O  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 |hlc#t ?  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 (8$; 4q[!  
    7H~J?_  
    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。  Q9!T@  
    9|}u"jJB%E  
    应用示例详细内容 FU~xKNr  
    $^ wqoW%t  
    系统参数 @+,J^[ y  
    K:osfd  
    1. 该应用实例的内容 Xc!0'P0T  
    !MNnau%O  
    f=f8) +5  
    tt=JvI9>  
    ]3%( '8/  
    2. 仿真任务 &YU; K&  
    2(<2Gnpl  
    在之前的案例中,采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中,使用真实的透镜进行替换,该透镜存在多种光学像差。 e{*-_j "I  
    AxbQN.E  
    3. 参数:准直输入光源 Yr\pgK,  
    .*3.47O  
    3b#eB  
    -F+ )N$CW  
    4. 参数:SLM透射函数 2D"n#O`y  
    ^)|!nd  
    tcm?qro)  
    5. 由理想系统到实际系统 4~bbng  
    AD** 4E  
    \bc ob8u  
     用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 LxcC5/@\~(  
     因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 ecZT|X4u  
     对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 [#}0)  
     实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 6hW ~Q  
     表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 Xqz\%&G  
    feI%QnK)U  
    [i&EUvo  
    Ui^~A  
    wd 4]Z0;  
    应用示例详细内容 rQuozbBb  
    f<$>?o&y  
    仿真&结果 I 19 /  
    ;E!(W=]*F  
    1. VirtualLab中SLM的仿真 !P_8D*^9  
    L355uaj  
     由于可以嵌入组件,VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜,真实透镜等)。 3 W%Bsqn  
     以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 \E!a=cL!  
     为优化计算加入一个旋转平面 'UW(0 PXw  
    5f` a7R  
    ,bLHkBK  
    ]+!{^h$  
    2. 参数:双凸球面透镜 h W<fu  
    x3`b5^  
    MHm=X8eg  
     首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 f4h|Nn%;  
     由于对称形状,前后焦距一致。 FK^JCs^  
     参数是对应波长532nm。 aLWNqe&1  
     透镜材料N-BK7。 N 9.$--X}D  
     有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 rmzM}T\20  
    fW'@+<b  
    GW29Rj1  
    ~)ecQ  
    {D6E@a  
    vLc7RL  
    3. 结果:双凸球面透镜 v}Gpw6   
    HkP')= sa  
    6c?;-5.  
     生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加,干涉图案的出现时由于像差造成的。 @jKiE%OP  
     较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 YV6@SXy  
     一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。  L$Uy  
    &V$qIvN$  
    ptCFW_UV  
    Qh0tU<jG  
    |SO?UIWp  
    4. 参数:优化球面透镜 N`G* h^YQ  
    &8##)tS(y  
    pZYcCc>6&  
     然后,使用一个优化后的球面透镜。 tiTJ.uz6  
     通过优化曲率半径获得最小波像差。 M<AjtDF%  
     优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 j/oM^IY  
     透镜材料同样为N-BK7。 7M|!N_ $  
    3k#?E]'  
    *tWZ.I<<  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ^tw\F7  
    udEJo~u  
    /|kR= ~  
    ="k9 y  
    5. 结果:优化的球面透镜 (O$PJLI  
    P ,%IZ.  
    @y|ZXPC#  
     由于球面像差,再次生成一个干涉图样。  ]\qbe  
     转换效率(68.6%)和信噪比一般。 g}cb>'=={  
     一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 JTw< 4]  
    0`LR!X  
    8RA]h?$$J  
    vxey $Ir  
    6. 参数:非球面透镜 MHuQGc"e+4  
    yFD3:;}  
    \),DW)  
     第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 sDylSYq  
     非球面透镜材料同样为N-BK7。 s_/a1o  
     该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 I 3ZlKI  
    r I-A)b4  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 5i<E AKL  
    pG|+\k/B  
    h^H~q<R[T  
    3:S>MFRn.3  
    2"'<Yk9  
    7. 结果:非球面透镜  d*Wg>8|  
    &D/@H1fBe  
    2j*+^&M/  
     生成期望的高帽光束形状。 w%3R[Kdzk  
     不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 Pl>BTo>p'  
     非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 K5h2 ~  
    Q^B !^_M  
    d,hKy2  
    ;$VQRXq  
    \8KAK3i'  
    8. 总结 l{2Y[&%  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 +K@wh  
    2b[R^O}   
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 8Hdm(>  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 vFz#A/1  
    &e-MOM2&  
    光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统,如非球面系统。 }#b[@3/T  
    gsSUmf1  
    扩展阅读 aw3 oG?3I  
    =vpXYj  
    扩展阅读 N084k}io  
     开始视频 :vsF4  
    -     光路图介绍 oZ /z{`  
     该应用示例相关文件: 0m,3''Q5lO  
    -     SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 -;i vBR  
    -     SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真
    h&k*i  
    ;RElG>#$  
    7V="/0a  
    QQ:2987619807 Qw,{"J  
     
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