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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) pQ+4++7ID  
    应用示例简述 @L^30>?l  
    1. 系统细节 /lvH p  
    光源 0`e- ;  
    — 高斯激光 g\,HiKBXd  
     组件 K:sC6|wG  
    — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 "[ ]72PC  
    — 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 #1f8A5<  
     探测器 .J|" bs9  
    — 视觉感知的仿真 #EU x1II  
    — 高帽,转换效率,信噪比 = P {]3K  
     建模/设计 B bx.RL.V  
    — 场追迹: E)l@uPA'1  
     基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 rB%acTCz=[  
    r`/tb^  
    2. 系统说明 /!0{9F<  
    7:T 5P  
    ^?tF'l`  
    :ITz\m  
    3. 建模&设计结果 eJ!a8   
    R|AG N*.  
    不同真实傅里叶透镜的结果: 7uRXu>h  
    fKAG+t  
    sL tsvH#  
    wBXgzd%L  
    4. 总结 e]{X62]  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 a4! AvG  
    2$? )VXtw  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 rT ~qoA\  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 l$Y7CIH  
    _dq.hW7  
    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。 rf8`|9h"7  
    ( UV8M\  
    应用示例详细内容 h7  >  
    cQUmcK/,  
    系统参数 W6~B~L  
    Jh[fFg]  
    1. 该应用实例的内容 Z %MP:@z  
    e2%Y8ZJG.  
    o% !a  
    ?!~CX`eMZ  
    Ut8yA"Y~  
    2. 仿真任务 +B%ZB9  
    B}YB%P_CWs  
    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。 -mG3#88*  
    m4|9p{E  
    3. 参数:准直输入光源 Yt7R[|  
    !5Kv9P79  
    b4s.`%U  
    6<R!`N 6  
    4. 参数:SLM透射函数 7 rOziKZ"  
    PygaW&9Z|d  
    %X O97  
    5. 由理想系统到实际系统 +EJIYvkFm  
    p0UR5A>p  
    ;+`t[ go  
     用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 <MI>>$seiJ  
     因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 ,l#Ev{  
     对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 :03w k)  
     实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 egxh  
     表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 nWfOiw-t  
    9^<t0oY  
    lW1Al>dW<  
    0$%:zHi5g  
    p@y?xZS  
    应用示例详细内容 Tf) qd\  
    c=K . |g,  
    仿真&结果 Ro`9Ibqr  
    eYMp@Cx  
    1. VirtualLab中SLM的仿真 +Fp8cT=1  
    >}%  
     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)。 +hI:5(_  
     以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 fwK5p?Xhm  
     为优化计算加入一个旋转平面 3,=97Si=  
    I{U7BZy  
    _ ]@   
    E*'sk  
    2. 参数:双凸球面透镜 /]zn8 d  
    GKTt!MK  
    :jlKj}4A  
     首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 AI0YK"c?  
     由于对称形状,前后焦距一致。 /N .xh  
     参数是对应波长532nm。 \!M6-kmi  
     透镜材料N-BK7。 ;c p*]  
     有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ICA p  
    vqO d`_)  
    @yp#k>  
    Z OJ<^t}  
    Od_xH  
    6 G.(o  
    3. 结果:双凸球面透镜 9U~fc U6  
    LCBP9Rftvd  
    dRj2% Q f  
     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。 !r\u,l^  
     较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 uCkXzb9_z  
     一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 pmda9V4  
    /LwS|c6}}  
    `/ <y0H  
    dfy]w4ETB  
    "&Q sv-9t  
    4. 参数:优化球面透镜 a]H&k$!c  
    9w3KAca  
    2 |`7_*\  
     然后,使用一个优化后的球面透镜。 R+sv?4k  
     通过优化曲率半径获得最小波像差。 RE._Ov>  
     优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 ^VI\:<\{  
     透镜材料同样为N-BK7。 K;8{qQ*  
    C#qF&n  
    Qg6tJB   
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 gQQve{'  
    pk8`suZ  
    i/{dD"HwM  
    *""iXi[  
    5. 结果:优化的球面透镜 =W*Ro+wWb  
    OYyF*F&S[  
    r\A|fiL  
     由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 ajCe&+  
     转换效率(68.6%)和信噪比一般。 -e\OF3 Td  
     一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 =Q,D3F -+f  
    l&|Tb8_'  
    lLur.f  
    #.<Dq8u  
    6. 参数:非球面透镜 :FUxe kz  
    HCKocL/]h  
    vYybQ&E/  
     第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 6&"*{E  
     非球面透镜材料同样为N-BK7。 V~_6t{L  
     该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 a|5<L  
    1! j^  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 d};[^q6X  
    B?db`/G9  
    ol1J1Zg  
    8Ow#W5_3|  
    #nQboTB@  
    7. 结果:非球面透镜 4~AY: ib|  
    DoNN;^H  
    I^)_rOgM  
     生成期望的高帽光束形状。 (QdLz5\  
     不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 nf-6[dg  
     非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 b\^1P;!'W  
    J vl-=~  
    qYPgn _  
    _PLZ_c:O  
    &k`/jl;u  
    8. 总结 xouBBb=  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ? <w[ZWytm  
    u= Ga}  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 4^*Z[6nt|  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 &?I3xzvK  
    l}FA&c"  
    光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统,如非球面系统。 Sq5}v]k@&  
    x}f)P  
    扩展阅读 ZSB;4 ?:h  
    cef:>>6_  
    扩展阅读 ]>0$l _V  
     开始视频 eH9-GGr  
    -     光路图介绍 P#/s5D8  
     该应用示例相关文件: /AIFgsaY  
    -     SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 orEb+  
    -     SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真
    t?p>L*  
    aSeh?2n8  
    08$l=  
    QQ:2987619807 O_D;_v6Ii+  
     
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