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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 正序阅读 楼主  发表于: 2023-03-29
    空间光调制器(SLM.0003 v1.0) =kF? _KN  
    应用示例简述 W1;=J^<&1  
    1. 系统细节 {sl~2#,}b1  
    光源 i<bxc  
    — 高斯激光 YV4 : 8At1  
     组件 D|[/>x  
    — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 |FjBKj  
    — 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 m}rh|x/?  
     探测器 b24di  
    — 视觉感知的仿真 L2<+#O#  
    — 高帽,转换效率,信噪比 @OY1`Eu O  
     建模/设计 [' ?^>jfr  
    — 场追迹: e"lD`*U8R  
     基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 OCwW@OC +  
    8V,"Id][  
    2. 系统说明 5d%_Wb'  
    :wSJ-\'$  
    {[my"n 2  
    BB0g}6M  
    3. 建模&设计结果 fJvr+4i4k  
    J-b~4  
    不同真实傅里叶透镜的结果: G 2!}R  
    IN<:P  
    3Hy%SN(  
    aD?# ,  
    4. 总结 H]VsOr  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 %N7gT*B:  
    i0VhG :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。 ZUv ZN f  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 gHp'3SnS  
    K<RmaXZ  
    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。 !?S5IGLOj  
    ! Zno[R  
    应用示例详细内容 f%vHx,  
    H]Y#pL u|  
    系统参数 l}dj{s  
    *iPs4Es-  
    1. 该应用实例的内容 7z Ohyl?  
    r(PJ~8)(=  
    9cl{hdP{  
    f&=K]:WDe  
    v!nm &"  
    2. 仿真任务 _e;N'DZ  
    ww-XMz h  
    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。 rat=)n)"t  
    "ugX /r$_  
    3. 参数:准直输入光源 JJ^iy*v  
    Ngn\nkf  
    Z'voCWCd  
    RmcYa j^=  
    4. 参数:SLM透射函数 H?rSP0.  
    V;M3z9xd  
    z:d Xc  
    5. 由理想系统到实际系统 ztRWIkI q  
    'hxs((['\  
    Z}]:x `fXd  
     用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 emGV]A%nss  
     因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 HR/k{"8W4Q  
     对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 9m<wcZ  
     实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 #N<s^KYG-  
     表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 L-^# 02  
    k/$Ja;  
    Rh wt<  
    43UJ#rF  
    4U}.Skzq  
    应用示例详细内容 n,C D4Nv  
    m~Lf^gbG?  
    仿真&结果 {LR#(q$1  
    c@0l-R{q  
    1. VirtualLab中SLM的仿真 :6\-9m8JM  
    [V!^\g\6  
     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)。 $#6 Fnhh}  
     以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 e_fg s>o`(  
     为优化计算加入一个旋转平面 9$B)hrJo  
    @ef//G+Z"  
    Y!K^-Y}  
    e["Z!D_H  
    2. 参数:双凸球面透镜 |U;w!0  
    V Z4nAG  
    YHwVj?6W  
     首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 >=Rd3dgDG  
     由于对称形状,前后焦距一致。 ?^e*UJNM  
     参数是对应波长532nm。 )?= kb  
     透镜材料N-BK7。 mSVX4XW<  
     有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 DzX6U[=  
    *@b~f&Lx6  
    /NPl2\o.  
    B1 jH.(  
    cOj +}Hz58  
    0C4*F  
    3. 结果:双凸球面透镜 B=o#LL  
    xc3Ov9`8%  
    BMtYM{S6  
     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。 8ESkG  
     较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 gn;nS{A  
     一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。  JsAb q  
    }[hDg6i  
    /_ hfjCE  
    3V8j>&  
    9I^H)~S  
    4. 参数:优化球面透镜 O(c4iWm  
    .PA ?N{z  
    n]6w)wE (  
     然后,使用一个优化后的球面透镜。 b{yH4)O  
     通过优化曲率半径获得最小波像差。 @eG#%6">  
     优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 ;1(qGy4  
     透镜材料同样为N-BK7。 `"bRjC"f]  
    !Cv<>_N).  
    Nt,]00S\w  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Ri%Of:zZ  
    CM@"lV_  
    v~W6yjp  
    st1M.}  
    5. 结果:优化的球面透镜 ":ws~Zep  
    :jN;l  
    HjE Tinm"  
     由于球面像差,再次生成一个干涉图样。  # 8-P  
     转换效率(68.6%)和信噪比一般。 })yb   
     一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 CsQ}P)  
    'DB({s  
    u.xA}yVS  
    3`C3+  
    6. 参数:非球面透镜 %CfTqbB  
    iaq:5||,  
    8mQd*GGu1  
     第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 2[bR6 T89  
     非球面透镜材料同样为N-BK7。 r:S5x.P2  
     该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 R}=]UOqH-  
    fh5^Gd~  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ~A{[=v  
    l<+,(E=  
    'rcsK  
    0^tJX1L  
    [+[fD  
    7. 结果:非球面透镜 KTS7)2ci  
    )F9V=PJE  
    nq w*oLFQ  
     生成期望的高帽光束形状。 *SpO|*'  
     不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 rt4|GVa  
     非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 sjgxx7  
    3ks|  
    Q!$kUcky9  
    J1wGK|F~  
    i\c^h;wX  
    8. 总结 ohG43&g~  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 @%okaj#IO  
    Tu T=  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 !-Tmu  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 r'}k`A 5>  
    l'X?S(fiV  
    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。 FV<^q|K/(]  
    p RfHbPV?  
     
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