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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: 2020-11-13
    空间光调制器(SLM.0003 v1.0) [l7n "gJ~  
    应用示例简述 |1e//*  
    1. 系统细节 +=nWB=iCb  
    光源 m}>Q#IVZ  
    — 高斯激光 D^U?!S&4~  
     组件 m6A\R KJ'  
    — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 k\g:uIsv$  
    — 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 KYl!Iw67d  
     探测器 YTr+"\CkA  
    — 视觉感知的仿真 /*GCuc|  
    — 高帽,转换效率,信噪比 [F{P0({%?  
     建模/设计 ,s:viXk  
    — 场追迹: O3#eQs  
     基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 F%O+w;J4  
    gr# |ZK.`  
    2. 系统说明 "{2niBx  
    Blj<|\ igc  
    l?Ibq}[~  
    9;L8%T (  
    3. 建模&设计结果 4[Wwm  
    hZ "Sqm]  
    不同真实傅里叶透镜的结果: /bo`@ !-#  
    gg Nvm  
    "g!ek3w(  
    Az:A,;~+,!  
    4. 总结 EW+QVu@  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Ue"pNjd|  
    0\!v{A> I'  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 @18}'k  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ySF^^X $J  
    \BO6.;jA  
    光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统,如非球面系统。 nU isC5HW  
    |.- Muv  
    应用示例详细内容 _N0N #L4M  
    2@I0p\a  
    系统参数 q0NToVo@  
     P.mlk>r  
    1. 该应用实例的内容 .8;0O M  
    cIrc@  
    Dt iM}=:  
    7 y$a=+D i  
    U~M!T#\s  
    2. 仿真任务 ~@T`0W-Py  
    Hxleh><c-  
    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。 #wZH.i #  
    k~, k@mR  
    3. 参数:准直输入光源 /!`xqG#  
    I~;H'7|e  
    'u d[#@2  
    D'BGoVP  
    4. 参数:SLM透射函数 tk>J mcTw  
    wzBI<0]z  
    D_`NCnYG  
    5. 由理想系统到实际系统 ~=|QPO(d  
    tJ&tNSjTi  
    Lu5X~6j"$  
     用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 r\)bN4-g  
     因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 IaU%L6Q]  
     对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 2IUd?i3~l  
     实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 $ +$l?2  
     表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 hML-zZ   
    81w"*G5AM  
     M+:9U&>  
    DKkilqVM  
    ,_Kr}RH  
    应用示例详细内容 HV*;Yt  
    T)',}=  
    仿真&结果 :+"H h%  
    yqB!0) <  
    1. VirtualLab中SLM的仿真  L|6I  
    `PSjk F(  
     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)。 J;4aghzY  
     以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 mkl^2V13~  
     为优化计算加入一个旋转平面 %Y>E  
    8)ng> l  
    *N"CV={No  
    5G$5d:[(  
    2. 参数:双凸球面透镜 6Rmdf>a  
    ]'-y-kqY  
    i83[':  
     首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 L0GQH;Y,h  
     由于对称形状,前后焦距一致。 Yy6$q\@rV  
     参数是对应波长532nm。 a,r B7aD  
     透镜材料N-BK7。 ./L)BLC i  
     有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 +'nMy"j1  
    TPak,h(1  
    M |f V7g  
    BRM!g9  
    %%zlqd"0  
    ncUS8z  
    3. 结果:双凸球面透镜 A7|L|+ ?  
    '$?!>HN4  
    J0oeCb  
     生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加,干涉图案的出现时由于像差造成的。 76KNgV)3  
     较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 /?($W|9+l  
     一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 -3guuT3x\  
    DUh\x>^  
    *>1^q9M  
    vm'ZA7f6  
    _l"nwEs  
    4. 参数:优化球面透镜 YPf?  
    U4<c![Pp.  
    ~"NuYM#@  
     然后,使用一个优化后的球面透镜。 $*T?}r>  
     通过优化曲率半径获得最小波像差。 z^z`{B  
     优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 I~&9c/&  
     透镜材料同样为N-BK7。 _(I6o  
    Hmt2~>FI[  
    Bv' %$}}-  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ODhq `?(N  
    #V%98|"  
    S(?A3 H  
    -a&<Un/  
    5. 结果:优化的球面透镜 ZfK[o{9>  
    A.dbb'^  
    Pg{1'-  
     由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 N5h9){Mx  
     转换效率(68.6%)和信噪比一般。 /-G_0 A2wF  
     一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 aWJj@',_  
    V)N{Fr)&  
    "H<us?r{  
    y&-QLX L  
    6. 参数:非球面透镜 "WUS?Q  
    zsJermF,O  
    _B&Lyg !J  
     第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 ]JV'z<  
     非球面透镜材料同样为N-BK7。 $(Mz@#%  
     该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 @NqwJ.%g  
    xLDD;Qm,  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Y)+q[MZ R  
    9 fYNSr  
    7t:tS7{}  
    'A3skznX{  
    VqpC@C$  
    7. 结果:非球面透镜 v{fcQb  
    . R/y`:1:W  
    -!:5jfT"  
     生成期望的高帽光束形状。 ne/JC(  
     不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 0FgF,  
     非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 s&(;  
    6CIzT.  
    Z>Mv$F"p:  
    ;'= cNj  
    e)g &q'O  
    8. 总结 Mjy:k|aY"  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 mpMAhm:  
    @q q"X'3t  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 p2{7+m  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 +ovK~K $A  
    G+t:]\  
    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。 $t(v `,  
    |f#hGk6  
    扩展阅读 ?(R3%fU  
    Bhd)# P  
    扩展阅读 q`b6if"  
     开始视频 ;54NQB3L  
    -     光路图介绍 AXW.`~ 4  
     该应用示例相关文件: g-~ _gt7  
    -     SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ~<m^  
    -     SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真
    0f.j W O  
    0)332}Oh  
    YAOfuas]j  
    QQ:2987619807 a3tcLd|7J  
     
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