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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) ZWG$MFEjl  
    应用示例简述 JiDX|Q<c  
    1. 系统细节 Z=z'j8z3  
    光源 kR%CSLOVy  
    — 高斯激光 -869$  
     组件 UB|Nx(V s  
    — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 `dMOBYV  
    — 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 d5T0#ue/e  
     探测器 m qPWCFP  
    — 视觉感知的仿真 bo <.7  
    — 高帽,转换效率,信噪比 K~+y<z E  
     建模/设计 ?WG9}R[qE/  
    — 场追迹: }z,4IHNn  
     基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 +"?K00*(  
    5G_*T  
    2. 系统说明 -[~{c]/c  
    A*n'"+_  
    X@JDfn?A  
    rD%(*|Y"c  
    3. 建模&设计结果 NjdAfgA  
    x,2+9CCU  
    不同真实傅里叶透镜的结果: xHJ+!   
    #fG!dD42  
    jXGr{n  
    )qn =  
    4. 总结 <gZC78}E  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 *Mg=IEu-6[  
    3`n5[RV  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 '@AK0No\W  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 00%$?Fyk  
    CYEqH2"3  
    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。 'iXjt MX  
    >LgV[D#=&o  
    应用示例详细内容 H6/@loO!Xy  
    6.EfM^[  
    系统参数 :?@d\c '  
    HzQ6KYAMq  
    1. 该应用实例的内容 $Z+N*w~8  
    fF_1ZKx+#!  
    V*5:Vt7N  
    w{F8]N>0<  
    |; $fy-  
    2. 仿真任务  +;Q &  
    ^(N+s?  
    在之前的案例中,采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中,使用真实的透镜进行替换,该透镜存在多种光学像差。 }-V .upl  
    mmwwz  
    3. 参数:准直输入光源 =(Mv@eA"  
    b\U Q6 V  
    ~b3xn T  
    .Ky<9h.K  
    4. 参数:SLM透射函数 J0d +q!  
    ?lR)Hi  
    &I:X[=;g  
    5. 由理想系统到实际系统 MZ=U} &F  
    nl*{@R.q @  
    z\_q`43U7  
     用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 xb8fV*RO8A  
     因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 /:ma}qG y  
     对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 {'"A hiR/  
     实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 %dw-}1X  
     表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 kzJNdYtdH  
    B(Y{  
    R!*UU'se  
    M (b'4  
    DXSZ#^,S[W  
    应用示例详细内容 w,eYrxR|N  
    >9+@oGe(E  
    仿真&结果 2?Q IK3"v  
    :/~`"`#1  
    1. VirtualLab中SLM的仿真 %L/Wc,My  
    lk6mu  
     由于可以嵌入组件,VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜,真实透镜等)。 FxM`$n~K  
     以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 *N\U{)b\  
     为优化计算加入一个旋转平面 9m!4U2N,s  
    @,M!&l  
    TQE3/IL  
    T*k K-@.i  
    2. 参数:双凸球面透镜 0J@)?,V-.  
    yHr/i) c  
    nt "VH5  
     首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 *Z|!%C  
     由于对称形状,前后焦距一致。 Fd5{pM3  
     参数是对应波长532nm。 &p8K0 |  
     透镜材料N-BK7。 Z(/jQ=ozQ  
     有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 NjYpNd?g  
    B964#4& 9  
    xzW]D0o0  
    VH#]67  
    "JJ )w0  
    qFe|$rVVIl  
    3. 结果:双凸球面透镜 sb4r\[?  
    "*%=k%'  
    kSB)}q6a  
     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。 (cNT ud$  
     较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 lG%oqxJ+ L  
     一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 3|9) A+,#  
    Q&`$:h.~  
    A3$ rPb8  
    )l[ +7  
    z[z'.{;D  
    4. 参数:优化球面透镜 Z%(aBz7Et  
    j#-ZL-N  
    A-ir   
     然后,使用一个优化后的球面透镜。 FT`y3 ~  
     通过优化曲率半径获得最小波像差。 +r4US or  
     优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 saU|.\l  
     透镜材料同样为N-BK7。 .Pxb9mW  
    (V{bfDu&h@  
    1swh7  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 P0' ;65  
    ]~3wq[O  
    5T8X2fS:  
    @_1$ <8  
    5. 结果:优化的球面透镜 ;\4}Hcg  
    CM9+h;Zm  
    LeQ2,/7l:  
     由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 c)iQ3_&=  
     转换效率(68.6%)和信噪比一般。 7lR(6ka&/  
     一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 VaVKWJg$  
    X*$ 7g;  
    Tk.MtIs)V}  
    RTLu]Bry  
    6. 参数:非球面透镜 WDE_"Mm  
    w V2 7  
    MI',E?#yB  
     第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 ;S,g&%N  
     非球面透镜材料同样为N-BK7。 <`-"K+e!J  
     该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 vQu) uml  
    a ^4(7  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 GlQ=M ) E  
    5XFhjVmEL  
    2=F_<Jh|+  
    zrnc~I+  
    w>/KQ> \"  
    7. 结果:非球面透镜 rLh490@  
    OSfwA&  
    c7 wza/r>  
     生成期望的高帽光束形状。 =E4nNL?  
     不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 Br \/7F  
     非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 O=c&  
    IK~ur\3  
    ^4 es  
    RDzL@xCcn  
    h>bmHQ  
    8. 总结 /*r MveT  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 7F}I.,<W  
    9FPl  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ~;bwfp_  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 0A5xG&  
    }@ 1LFZx  
    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。 Q6Jb]>g\H  
    LT'#0dCC  
    扩展阅读 ,,fLK1  
    Pvbw>k;  
    扩展阅读 .!)7x3|$[  
     开始视频 6"&&s  
    -     光路图介绍 {) Y &Vr5  
     该应用示例相关文件: Br-y`s~cP  
    -     SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 BtU,1`El5  
    -     SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真
    u"C`S<c  
    JhB{aW>  
    R8":1 #&  
    QQ:2987619807 Z!LzyCVl  
     
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