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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) * (XgUJ q+  
    应用示例简述 Z)Xq!]~/g  
    1. 系统细节 G41$oalQ1  
    光源 J[_?>YJ  
    — 高斯激光 6=[ PJM  
     组件 vp9E}ga  
    — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 _#\5]D~""  
    — 不同的傅里叶透镜设计(球面,非球面) 具有不同的性能和像差  ZeDDH  
     探测器 U%S NROj  
    — 视觉感知的仿真 Vv* 5{_  
    — 高帽,转换效率,信噪比 Ug[F3J|Mu  
     建模/设计 mSvTnd8  
    — 场追迹: hF{mm(qyv  
     基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 k+>p!1  
    m<VL19o>R  
    2. 系统说明 ROI$;B(  
    K`AW?p^$Y  
    <P Z\qE*+y  
    &<; nl^  
    3. 建模&设计结果 I?xhak1)lu  
    7C 6BZ$(  
    不同真实傅里叶透镜的结果: v |hKf6  
    BM}a?nnoc  
    Zq6ebj  
    )-6[ Bw  
    4. 总结 epm8N /  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ,'@ISCK^  
    u>-uRz<)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。 ?\ i,JJO  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ;:K?7wfXn  
    )-7(Hv1  
    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。 Zp P6Q  
    m$e@<~To  
    应用示例详细内容 TTjjyZ@  
    (>/Dw|,m  
    系统参数 jl|X$w  
    Uu<sntyv  
    1. 该应用实例的内容 }N=zn7W  
    W71#NjM2Z  
    A 5\"e^>  
    4?6'~G$k  
    "\P~Re"EH  
    2. 仿真任务 fTnyCaB  
    sZ(Q4)r  
    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。 N/SB}F j  
    $[9V'K  
    3. 参数:准直输入光源 ?%TM7Z4  
    a>e 1jM[  
    r:b.>5CS)  
    CpJXLc3_d5  
    4. 参数:SLM透射函数 pl? J<48  
    ZJ'H y5?  
    Op)R3qt{  
    5. 由理想系统到实际系统 0DjBqh$  
    {`SGB;ho  
    jYssz4)tp  
     用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 AI`1N%Owi  
     因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 oz7udY=]0  
     对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 nT6iS}h  
     实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 j-\^ }K.&  
     表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 xn#I7]]G  
    t7& GCZ  
    5|H(N}S_  
    oHGf |  
    6j.(l4}  
    应用示例详细内容 K0bmU(Xxp  
    vVRCM  
    仿真&结果 z[I/ AORl  
    jfhDi6N  
    1. VirtualLab中SLM的仿真 i7E7%~S  
    [ Sa C  
     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)。 q>h+Ke  
     以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 X| 0`$f  
     为优化计算加入一个旋转平面 'g, x}6  
    WN?`Od:y  
    <\Dl#DH  
    }Z%{QJ$z  
    2. 参数:双凸球面透镜 o".O#^3H%  
    s~'C'B?  
    7o%|R2mL}  
     首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 faeyk]u  
     由于对称形状,前后焦距一致。 >TVd*S  
     参数是对应波长532nm。 ;&:Et  
     透镜材料N-BK7。 |L#r)$n{1  
     有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 /-9+(  
    `RLrT3 4  
    I ywx1ac  
    m|?J^_  
    "!eT  
    i(#c Yb  
    3. 结果:双凸球面透镜 P_Ja?)GT  
    2n,73$ s  
    $6+P&"8  
     生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加,干涉图案的出现时由于像差造成的。 YZ+g<HXB  
     较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 *y$ry]  
     一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 DFH6.0UW  
    4B,A+{3yL  
    8xz7S  
    + {dIs  
    tXuxTVhoT  
    4. 参数:优化球面透镜 Oc=PJf%D#  
    '%7]xp  
    soCHwiE  
     然后,使用一个优化后的球面透镜。 0(6`dr_  
     通过优化曲率半径获得最小波像差。 =)>q.R9  
     优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 ~#Mx&mZ  
     透镜材料同样为N-BK7。 S :|*wB  
    s$G8`$+i1  
    S}I=i>QB  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 (NlEb'~+  
    F'Vl\qPt  
    >gl<$LQ?X  
    S,>n'r[  
    5. 结果:优化的球面透镜 y=`(`|YW}`  
    (pg9cM]NA  
    Q*(C)/QW  
     由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 D'+8]B  
     转换效率(68.6%)和信噪比一般。 B)NB6dCp  
     一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 jg/<"/E  
    S?tLIi/  
    QQcj"s  
    9D21e(7X  
    6. 参数:非球面透镜 Hvk?(\x  
    U$Z}<8  
    N/=3Bs0y-  
     第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 |g !# \  
     非球面透镜材料同样为N-BK7。 F4{<;4N0  
     该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 p$ <qT^]&  
    TD9`S SpP  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 m$g^On  
    1i2w<VG1  
    R:p,Hav<q  
    c,ek]dTj  
    oPBjsQ  
    7. 结果:非球面透镜 </p.OaNe  
    -/?<@*n  
    '+wTrW m~j  
     生成期望的高帽光束形状。 z w9r0bG  
     不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 R MXj)~4.  
     非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 >S]')O$c  
    a QFHB!  
    ]^<~[QK_C  
    B8Z66#EQ  
    _Ohq'ZgXm  
    8. 总结 jyr#e  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 RdHR[Usm  
    RJD3o_("K  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ] fB{  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 q4oZJ-`  
    ^e ii 4  
    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。 P $S P4F  
    Q!v[b{]8  
    扩展阅读 NBX/V^  
    <ZEA&:p  
    扩展阅读 TH &B9  
     开始视频 d\M !o*U  
    -     光路图介绍 t,_[nu(~8%  
     该应用示例相关文件: %b9M\  
    -     SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ,?+yu6eLb  
    -     SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真
    =UY@,*q:c  
    D.?gV_  
    .M lE1n'  
    QQ:2987619807 Sy~1U  
     
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