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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) 09X01X[  
    应用示例简述 4^p5&5F  
    1. 系统细节  A sQ)q  
    光源 6_J$UBT  
    — 高斯激光 N+m)/x =:  
     组件 n&{Dq}q  
    — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 8ZM?)# `@{  
    — 不同的傅里叶透镜设计(球面,非球面) 具有不同的性能和像差 `n#H5Oyn  
     探测器 ;\a YlV-  
    — 视觉感知的仿真 5QW=&zI`=  
    — 高帽,转换效率,信噪比 X\`_3=  
     建模/设计 >QjAoDVX?  
    — 场追迹: w,.+IV$Kk  
     基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 X^T:8npxt  
    q-  
    2. 系统说明 m4TE5q%3  
    ^WHE$4U`  
    @KWb+?_H{<  
    q4R5<LW"  
    3. 建模&设计结果 LIS)(X<]?  
    Hc!  mB  
    不同真实傅里叶透镜的结果: !9u|fnC9  
    E=jNi  
    ,p4&g)o  
    DwaBdN[!7  
    4. 总结 LM$W*  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 t|H^`Cv6  
    Z8# (kmBdB  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 &Lt}=3G  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 aUzBV\Yd}  
    1 9&<|qTz  
    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。 udxFz2>_l$  
    #D<C )Q  
    应用示例详细内容 7R`M,u~f2^  
    I CZ4 A{I  
    系统参数 '[U8}z3  
    jK!Au  
    1. 该应用实例的内容 bHPYp5UwN  
    %dRo^E1p  
    ZO!I.  
    zAK+8{,  
    `{eyvW[Ks  
    2. 仿真任务 M9Cv wMi  
    ZRv*!n(Ug<  
    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。 u6M.'  
    o 4`hY/<t  
    3. 参数:准直输入光源 ;,$NAejgd  
    k >F'ypm  
    E4gYemuN  
    {G|,\O1  
    4. 参数:SLM透射函数 ~J5+i9T.)  
    0]>u )%  
    oeKHqP wg  
    5. 由理想系统到实际系统 wHsYF`  
    Ot:CPm@  
    %u`8minCt  
     用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 iDN;m`a  
     因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 l/BLUl~z  
     对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 aiQ>xen5C5  
     实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 _,zA ^*b  
     表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 sJ# 4(r`  
    ,/YF-L$(t  
    {n(b{ ibl  
    j;%-fvd;  
    <DMl<KZ  
    应用示例详细内容 tna .52*/  
    x1Lb*3Fe  
    仿真&结果 ` BDLW%aL  
    kv8Fko  
    1. VirtualLab中SLM的仿真 4A@NxihH  
    So{x]x: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;']cWe  
     以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 .EpV;xq}  
     为优化计算加入一个旋转平面 P.6nA^hXB  
    _6O\W%it  
    P6E3-?4j  
    N<f"]  
    2. 参数:双凸球面透镜 yN~dU0.G6!  
    x HoKo  
    uJOJ-5}yt  
     首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 hD\rtW  
     由于对称形状,前后焦距一致。 MJ7Y#<u  
     参数是对应波长532nm。 x6(~;J  
     透镜材料N-BK7。 >QA uEM  
     有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 Ol1e/Wv  
    7P" | J\  
    =fu :@+  
    wyp|qIS;  
    ;ToKJ6hN|*  
    +hvO^?4j  
    3. 结果:双凸球面透镜 :r%P.60H X  
    Nqw&< x+  
    TS/.`.gT  
     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。 RD\  
     较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 y(Y!?X I  
     一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 7+]=-  
    OTC!wI g  
    Dpvk\t  
    0.dgoq 3u  
    thV>j9'  
    4. 参数:优化球面透镜 W)9K`hM6  
    VGtC)mG8)  
    }tsYJlh5  
     然后,使用一个优化后的球面透镜。 dA@'b5N{"  
     通过优化曲率半径获得最小波像差。 Ge,;8N88  
     优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 cj+ FRG~u  
     透镜材料同样为N-BK7。 :80Z6F.k`  
    L~(_x"uXd  
    HHiT]S9  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 vLR~'" `F  
    k9$K}  
    cU ? 0(z7  
    n9@ of  
    5. 结果:优化的球面透镜 [P Q?#:r  
    hy}8Aji&  
    ~2<7ZtV=  
     由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 bA= |_Wt  
     转换效率(68.6%)和信噪比一般。 G:<`moKgL  
     一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 n3}!p'-CC  
    KC(xb5x Y  
    m<{< s T  
    #?q&r_@@  
    6. 参数:非球面透镜 an4GSL  
    fQ/ 0R  
    /DQc&.jK  
     第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 ]04 e1F1J  
     非球面透镜材料同样为N-BK7。  Mu2  
     该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 I *x[:)X8  
    Ul2R'"FB  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 {z(xFrY  
    Vnx,5E&  
    R&|mdY8  
    A$#p%y b  
    Swp;HW7x  
    7. 结果:非球面透镜 6T+FH;h  
    'a$Gv&fu  
    YhOlxON  
     生成期望的高帽光束形状。 HHq_P/'  
     不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 6b%WHLUeT  
     非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 j'%$XvI  
    bhkUKxd  
    BYs-V:  
    Sp7ld7c  
    |;.o8}  
    8. 总结  Np'2}6P  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 *g y{]  
    N5]0/,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。 S:TgFt0  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 w=LP"bqlI  
    f 1w~!O9  
    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。 2>86oP&  
    '~ ,p[  
    扩展阅读 66.5QD0  
    eFpTW&9n  
    扩展阅读 9AxCiT.  
     开始视频 U+)xu>I  
    -     光路图介绍 ZKQG:M~|  
     该应用示例相关文件: R  zf  
    -     SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 M9y <t'  
    -     SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真
    k]5Bykf`Ky  
    q4}PM[K?=\  
    slg ]#Dy  
    QQ:2987619807 S+'rG+NJ  
     
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