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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) QGr\I/Y  
应用示例简述 2zKo  
1. 系统细节 }B=qH7u.K  
 光源 [ .j]V-61  
— 高斯激光束 8pk#sJ51  
 组件 lH)em.#  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 7"F|6JP"$c  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面,非球面) 具有不同的性能和像差 w}j6 .r  
 探测器 %l:|2s:  
— 视觉感知的仿真 &{zwM |Q@?  
— 高帽,转换效率,信噪比 PW*;Sp  
 建模/设计 Z>x7|Q3CX  
— 场追迹: Z .bit_(  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 7a:*Y"f,~  
,2,SG/BB  
2. 系统说明 @P_C%}(<  
=! N _^cb  
M'umoZmW0  
F?b'L JS  
3. 建模&设计结果 < TR/ `  
,@Fgr(?'`>  
不同真实傅里叶透镜的结果: E kBae=  
%j *k  
j|[(*i%7|  
=[P%_v``  
4. 总结 ,u}<Ws8N  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 S5~`T7Ra  
h L]8e>a?  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 AanH{  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 EO#gUv  
(0E U3w?]  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统,如非球面系统。 # 0GGc.  
j:3EpD@GS  
应用示例详细内容 Ap]4QqU  
YH[XRUa  
系统参数 H>?:U]  
4%wq:y< )/  
1. 该应用实例的内容 CAUijMI@  
S3u yn78hI  
k> b&xM!  
zmf"I[)  
]3L@$`ys  
2. 仿真任务 ]alh_U  
<ROpuY\!l  
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。 uR#'lb`3  
la'e[t7  
3. 参数:准直输入光源 ~J0,)_b%*  
bh6d./  
v9%nau4  
r\(v+cd  
4. 参数:SLM透射函数 Dd| "iA  
Bk@)b`WR  
u4:\UC'  
5. 由理想系统到实际系统 Bv^+d\*1  
Bul.RCP'  
4|nQ=bIau  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 }0QN[$H!  
 因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 q*L ]  
 对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 {Q)dU-\  
 实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 * [tc  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 ZB828T3  
&yE1U#J(  
hG= k1T%=  
"YJ[$TG  
7))\'\  
应用示例详细内容 I*Vt,JYx  
;a |`s  
仿真&结果 NZ>7dJ  
H+a~o=/cR  
1. VirtualLab中SLM的仿真 &vCeLh:s  
dFQ o  
 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)。 - %|P  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 %`#G92Z_  
 为优化计算加入一个旋转平面 F\5X7 ditD  
"OO96F  
A t{U~^  
SSE3tcRRl  
2. 参数:双凸球面透镜 @g4Shlx|  
Z!= L   
XYjcJ  
 首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 XYe~G@Q Z  
 由于对称形状,前后焦距一致。 B/mYoK  
 参数是对应波长532nm。 .U9 R> #  
 透镜材料N-BK7。 :r&iM b:Ra  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 mzGjRl=O  
1HhX/fpq  
0#QKVZq2>  
-0$:|p?@^  
Gzw@w{JBL  
Pp+~Cir  
3. 结果:双凸球面透镜 L}$z/jo  
0x@A~!MoP  
Q&xjF@I  
 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。 86%%n?"}  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 Ry z?v<)h  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 oV9z(!X/  
:Hk_8J  
.n`( X#,*l  
n!G.At'JP  
HY;9?KJ'  
4. 参数:优化球面透镜 9_ZBV{   
U&P{?>{u  
*/w7?QOv  
 然后,使用一个优化后的球面透镜。 x vmt.>f  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 r?p[3JJ;mG  
 优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 l$a?A[M$  
 透镜材料同样为N-BK7。 U]hF   
y<uAp  
@QdnjXII*  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 l4vTU=  
*%\mZ,s"  
nA_%2F'W}  
NQX>Qh 2  
5. 结果:优化的球面透镜 sWHyL(C@  
6)}B"Qd  
*}cSE|S%  
 由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 F_=1;,K%  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 A1),el-^5  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 &nY;=Hv`WY  
Zw{MgoJ0Z  
mnjs(x<m  
sN~\+_  
6. 参数:非球面透镜 [A5W+pDm  
kz B\'m,l  
m\ S\3n  
 第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 c8Z A5|  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 M;jcUX_{  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 mR% FqaN_  
T\9~<"P^  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 5\ hd4  
j1*f]va  
9b"MQ[B4#a  
0[T,O,y  
tY+$$GSQj  
7. 结果:非球面透镜 6>`c1 \8f  
#%$28sxB  
'<dgT&8C  
 生成期望的高帽光束形状。 mwC=o5O  
 不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 C <B<o[:H  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 $f$|6jM  
W)*p2 #l  
i"r!w|j  
"m$3)7 $  
9Uf j  
8. 总结 DM{ 4@*]  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 SA;#aj}rV  
z6*<V5<7  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ]:ZdV9`  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 }V]R+%:w@  
IH9.F  
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。 ,7_4 z]jK  
J00VTb`  
扩展阅读 [?k8}B)mHB  
|[$~\MU  
扩展阅读 X4|4QgY  
 开始视频 ~P .I<  
-     光路图介绍 HKDID[d0  
 该应用示例相关文件: B<?w h0  
-     SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 3g~'5Ao  
-     SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真
"IQ/LbOqm_  
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