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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) h$#|s/  
    应用示例简述 H`nd |  
    1. 系统细节 -Yg?@yt  
    光源 kd OIL2T  
    — 高斯激光 ^+}~"nvD  
     组件 4U*CfdZZ  
    — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 U nS|""  
    — 不同的傅里叶透镜设计(球面,非球面) 具有不同的性能和像差 ]RxWypA`  
     探测器 Uy<n7*H  
    — 视觉感知的仿真 [6CWgQ%Ue  
    — 高帽,转换效率,信噪比 0,wmEV!)  
     建模/设计 11B8 LX  
    — 场追迹: Lj1>X2.gD  
     基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 %=)%$n3=-M  
    ,p V3O`z  
    2. 系统说明 Je~`{n  
    i2Sh^\Xw  
    {2LG$x-N%  
    hw1J <Pl*  
    3. 建模&设计结果 @@& ? ,3  
    Go !{T  
    不同真实傅里叶透镜的结果: ~:N 1[  
    mW1T4rR'  
    6SEq 2   
    wRJ`RKJ-T  
    4. 总结 pE 6r7  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 WQv`%%G2>  
    O+=C8  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ~8EzK_c  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 P9M. J^<  
    Ph17(APt,Q  
    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。 V82hk0*j  
    AQ)J|i  
    应用示例详细内容 }^azj>p5  
    ddEV@2F  
    系统参数 }Io5&ww:U  
    [E0.4FLT!  
    1. 该应用实例的内容 Dyh|F\T  
    $ spk.j  
    tHFBLM  
    R/kF,}^F  
    *#j_nNM4  
    2. 仿真任务 ddw^oU  
    g5t`YcL  
    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。 #NWS)^&1b  
    vA*Q}]Ov  
    3. 参数:准直输入光源 Y``]66\Fp  
    g1&q6wCg|  
    2{4f>,][  
    FvDi4[F#  
    4. 参数:SLM透射函数 "ed A  
    Sw`+4 4  
    $t.M `:G  
    5. 由理想系统到实际系统 Rg 5kFeS  
    ITfz/d8  
    /-Nq DRmJ  
     用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ,=dc-%J  
     因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 j5G=ZI86y  
     对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 FBS]U$1  
     实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 `( _N9.>B  
     表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 =}2k+v-B  
    4oN*J +"=+  
    , nW)A/?}  
    9S8V`aC  
    yw*| HT  
    应用示例详细内容 af|x(:!H  
    URj2 evYW  
    仿真&结果 uuYeXI;  
    ["15~9  
    1. VirtualLab中SLM的仿真 l]S%k&  
    15M!erT  
     由于可以嵌入组件,VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜,真实透镜等)。 N 'YzCq;M  
     以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ?4#wVzuzA  
     为优化计算加入一个旋转平面 bCV_jR+  
    S%3&Y3S  
    O T .bXr~  
    ~$m:j];  
    2. 参数:双凸球面透镜 z~#d@c\  
    ;jFUtG  
    }B&+KO)  
     首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 #M|q}jA|  
     由于对称形状,前后焦距一致。 bkiMF$K,K  
     参数是对应波长532nm。 mLDuizWI  
     透镜材料N-BK7。 ?s[!JeUA  
     有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 BB.120v&N  
    b 4A1M  
    [vOk=  
    YB3 76/  
    z4JhLef%  
    k<y~n*{_  
    3. 结果:双凸球面透镜 synueg  
    x| r#  
    dUkZ_<5''  
     生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加,干涉图案的出现时由于像差造成的。 ),5A&qT*  
     较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 AU<A\  
     一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 Bs^p!4=  
    NGmXF_kqN  
    d)L,kzN  
    hI,+J>  
    7E;`1lh7  
    4. 参数:优化球面透镜 |l:,EA_v|  
    VlS`m,:{  
    A\|:hzu+  
     然后,使用一个优化后的球面透镜。 &0 SgEUZr  
     通过优化曲率半径获得最小波像差。 W$:D#;jz`h  
     优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 hHyB;(3~  
     透镜材料同样为N-BK7。 n,Q^M$mS0  
    69N8COLB  
    g:Fo7*i  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 LknV47vd  
    SbH} cu8  
    kg^5D3!2{Q  
    <"nF`'olV  
    5. 结果:优化的球面透镜 @*iT%p_L  
    QsyM[;\j:  
    L[MAc](me-  
     由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 I36ClOG  
     转换效率(68.6%)和信噪比一般。 :b<<  
     一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 nKe|xP  
    G4wJv^6i9  
    lQG;WVqW  
    yXBWu=w3`O  
    6. 参数:非球面透镜 2C#b-Y 1~N  
    r=<1*u  
    wN:vI(C  
     第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 PKYm{wO-  
     非球面透镜材料同样为N-BK7。 2D4c|R@+  
     该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 "O8iO!:  
    `/9&o;qM   
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 pXK-,7-  
    '-_tF3x  
    &"clBR Vg  
     4q\gFFV4  
    G@rV9  
    7. 结果:非球面透镜 q5~"8]Dls  
    :xC1Ka%~  
    Pl&x6\zL  
     生成期望的高帽光束形状。 o(g}eP,g }  
     不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ogG:Ai)90  
     非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 As(6E}{S  
    z 9~|Su  
    r_pZK(G%  
    M)CQ|P  
    lLN5***47J  
    8. 总结 wQ '_, d  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Z=^~]Mfa  
    d%#5roR4<  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 9HZR%s[J  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 7&1 dr  
    E<77Tj  
    光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统,如非球面系统。 B X Et]+Q  
    /,JL \b  
    扩展阅读 UGQH wz  
    pW-aX)\DR  
    扩展阅读 XF`?5G~~#  
     开始视频 nmClP  
    -     光路图介绍 i:x<Vi  
     该应用示例相关文件: 2 xt$w%  
    -     SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 }nMp.7b  
    -     SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真
    DVw 04ay%  
    7a4h7/  
    D()tP  
    QQ:2987619807 w %R=kY)o  
     
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