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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) ]9 ArT$  
    应用示例简述 l_1y#B-k5  
    1. 系统细节 x =7qC#+)  
    光源 <* vWcCS1  
    — 高斯激光 g?mfpwZj  
     组件  d.)%C]W{  
    — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ij|+MX  
    — 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 ` &E-  
     探测器 8Q*477=I  
    — 视觉感知的仿真 $lC*q  
    — 高帽,转换效率,信噪比 Jq1^}1P  
     建模/设计 x3QQ`w-  
    — 场追迹: &y~~Z [.F,  
     基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 mT3'kUZ}]  
    6z-&Zu7@  
    2. 系统说明 kzb%=EI  
    < 9 vS  
    }23#z  
    #% 1|$V*:  
    3. 建模&设计结果 Pi!3wy  
    Z'V"nhL  
    不同真实傅里叶透镜的结果: ,5 ylrE  
    jW< aAd  
    q '  
    Di^7@}kQS  
    4. 总结 1k:s~m?!  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 'y? HF@NJ  
    -:P`Rln  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 o(|fapK.  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Li{R?Osx  
    jWX^h^n7K  
    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。 ZQ_&HmgRy  
    f'-) 3T  
    应用示例详细内容 XVRtfo  
    hj*Fn  
    系统参数 .zMM!l3  
    b~L8m4L  
    1. 该应用实例的内容 @:M?Re`L  
    "{X_[  
    LL}b]B[  
    @0qDhv s  
    )h&*b9[B=  
    2. 仿真任务 4or8fG  
    k@RIM(^t  
    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。 M?FbBJ`sF  
    Q*c |!< &e  
    3. 参数:准直输入光源 bpv?$j-j  
    NW*qw q  
    NU#rv%p  
    B;6N.X(K  
    4. 参数:SLM透射函数 `JrvD  
    6 z2_b wo  
    *]uj0@S  
    5. 由理想系统到实际系统 v."0igMO  
    Z7@~#)3  
    h=`1sfz  
     用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 {W5D)  
     因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 <Ky6|&!  
     对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 OM4q/!)A]  
     实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 %x5zs ]4^  
     表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 DdG*eKC  
    1r-#QuV#  
    d J;y>_  
    F87aIJ.pGN  
    YJ[Jo3M@j0  
    应用示例详细内容 =nTNL.SX  
    $>M A  
    仿真&结果 RE?j)$y?`  
    i)[8dv  
    1. VirtualLab中SLM的仿真 -1P*4H2a  
    5uJ{#Zd  
     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)。 <s737Rl  
     以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 cYaf QyU  
     为优化计算加入一个旋转平面 ~5xs$ub  
    ::Nhs/B/  
    z/IZ ;K_e  
    x(UOt;  
    2. 参数:双凸球面透镜 HNj6Iw  
    oD=6D9c?  
    V.8pxD5 s  
     首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 =C[2"Y4JK0  
     由于对称形状,前后焦距一致。 C*f3PB=H_  
     参数是对应波长532nm。 #FHyP1uyc  
     透镜材料N-BK7。 VSJ08Ngi   
     有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 eK]$8l|LI  
    DwLl}{r'  
    df$VC  
    !KEnr`O2u  
    EEJsNF  
    :d5f U:  
    3. 结果:双凸球面透镜 +l,6}tV9  
    1D pRm(  
    6}>:sr  
     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。 E{-W#}#  
     较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 .eSMI!Y=  
     一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 >10pk  
    ;J)8#|  
    \EC=#E(  
    O [81nlhS0  
    /h!Y/\kI  
    4. 参数:优化球面透镜 Owa]ax5  
    c_33.i"I}  
    )^ky @V  
     然后,使用一个优化后的球面透镜。 mu!hD^fw  
     通过优化曲率半径获得最小波像差。 6a=Y_fma  
     优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 %](H?'H  
     透镜材料同样为N-BK7。 ~D9VjXfL)  
    t#p*{S 3u  
    Yom,{;Bv  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 mO UIGlv  
    >;;tX3(  
    8#S}.|"?F  
    s|1BqoE  
    5. 结果:优化的球面透镜 M_4:~&N$  
    WG_20JdJY  
    ,3zF_y(*Y  
     由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 }#rdMh  
     转换效率(68.6%)和信噪比一般。 l9 |x7GB  
     一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 $|2@of.  
    V`n;W6Q17  
    rX*ATN  
    J01Y%W  
    6. 参数:非球面透镜 l{{wrU`  
    *$KUnd-T  
    YJ&K0 %R  
     第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 /cy'% .!  
     非球面透镜材料同样为N-BK7。 es` A<  
     该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 B~0L'8WzW  
    iE|qU_2Y  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 UI*^$7z1 +  
    Au6*hv3:  
    KXgC]IO~  
    Z(8'ki  
    4<['%7U_[  
    7. 结果:非球面透镜 O>E2G]K]\  
    CTbz?Kn  
    e$E~@{[1)  
     生成期望的高帽光束形状。 M=n_;3,o  
     不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 #>|l"1   
     非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 Qr/8kWa0 C  
    z_dorDF8`>  
    ',Mi D=_  
    &~u=vuX  
    L29,Y=n@  
    8. 总结 o|s JTY  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 pX:FXzYQ  
    OZF^w[ `w  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 %G<!&E!0h  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 K8`M~P.  
    [I;5V=bKW  
    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。 H(^O{JC]y!  
    _u`NIpXSP  
    扩展阅读 e#YQA  
    1`tE Hu.  
    扩展阅读 hSZ0 }/  
     开始视频 )V^J^1  
    -     光路图介绍 U8Pnt|0M  
     该应用示例相关文件: VOYuog 5o  
    -     SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 -$(,&qyk  
    -     SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真
    NX$S^Z\QI  
    N#;k;Z'iL  
    y&0&K 4aa  
    QQ:2987619807 oRM,_  
     
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