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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) =0'q!}._!  
    应用示例简述 |uH%6&\  
    1. 系统细节 vkRi5!bR  
    光源 s $*'^:   
    — 高斯激光 <p?&udqD  
     组件 7gS1~Q4\V2  
    — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 1]T`n/d V  
    — 不同的傅里叶透镜设计(球面,非球面) 具有不同的性能和像差 Sj(F3wY  
     探测器 M}hrO-C  
    — 视觉感知的仿真 w_iamqe,  
    — 高帽,转换效率,信噪比 Bz`yfl2  
     建模/设计 fXQiNm[P  
    — 场追迹: RP`2)/sMT  
     基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 5b6s4ZyV  
    3?s ?XAh  
    2. 系统说明 Y3ZK%OyPR  
    :;!\vfZbU  
    da$BUAqU  
    &wetzC )  
    3. 建模&设计结果 @l UlY2  
    ?oiKVL"7  
    不同真实傅里叶透镜的结果: k 2%S`/:  
    Us~ X9n_F  
    =BZ?-mIU  
    mEuHl>  
    4. 总结 Yp4c'Zk  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 5H:@ 8,B  
    n|4;Hn1V  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 m$$?icA  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 0D(cXzQP  
    G;oFTP>o  
    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。 (a6?s{(  
    b]]N{: I  
    应用示例详细内容 C6& ( c  
    7XyOB+aQO  
    系统参数 `$z)$VuP  
    $'[q4wo<  
    1. 该应用实例的内容 r FL$QC2  
    cVq}c?  
    }+Vv0jX|V  
    yD)"c .  
    ;' e@t8i6  
    2. 仿真任务 ad`_>lA4Lp  
    ]R_G{%  
    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。 q?~Rnv  
    R.1Xst &i  
    3. 参数:准直输入光源 |Zq\GA  
    M>_= "atI  
    LN!W(n(  
    y>(rZ^y&  
    4. 参数:SLM透射函数 uf@U:V  
    =V^@%YIn  
    zb2K;%Qs+f  
    5. 由理想系统到实际系统 f(u&XuZ  
    En9R>A;`  
    iY.eJlfH  
     用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 Ds5N Ap:x  
     因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 `% E9xcD%  
     对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 Uk-HP\C"7  
     实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 < `Z%O<X  
     表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 te2 Iu%5 z  
    \].J-^=  
    TV{)n'aA  
    C;sgK  
    =wA5P@  
    应用示例详细内容 B2hfD-h,>  
    T#iU+)-\%  
    仿真&结果 > x'bZ]gm  
    b4~H3|  
    1. VirtualLab中SLM的仿真 "oE*9J?e  
    p~bkf>  
     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)。 i;lE5  
     以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 *:arva5  
     为优化计算加入一个旋转平面 $au2%NL  
    X N;/nU  
    NdQ%:OKC  
    kQ}s/*  
    2. 参数:双凸球面透镜 /{G/|a  
    iUNnPJh  
    5L &:_iQZy  
     首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 cTj~lO6  
     由于对称形状,前后焦距一致。 s-Y+x  
     参数是对应波长532nm。 *:QXz<_x+  
     透镜材料N-BK7。 gNa#|  
     有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 >RR<eYu7m  
    $'$>UFR  
    9U10d&M(  
    %}F"*.  
    @Qo,p  
    n|]N7 b'  
    3. 结果:双凸球面透镜 kukaim>K  
    +{xG<Wkltz  
    5<r)+?!n  
     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。 &PWf:y{R`  
     较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 |+/$ g.  
     一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 cMtJy"kK  
    \G=bj;&eF  
    l\U*sro<  
    3"B+xbe=  
    3*\8p6G  
    4. 参数:优化球面透镜 k6g|7^es2  
    U]j&cFbn5_  
    8OBF^r44R  
     然后,使用一个优化后的球面透镜。 {Pvr??"r  
     通过优化曲率半径获得最小波像差。 36i_D6  
     优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 B'/Icg.T  
     透镜材料同样为N-BK7。 P6E1^$e  
     . X0t"  
    <tQXK;  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 YlB["@\[B  
    *cy.*@d  
    WFpl1O73  
    s KCGuw(mh  
    5. 结果:优化的球面透镜 GFY-IC+fc  
    < [ w++F~  
    cqHw^{'8  
     由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 I tgH>L'  
     转换效率(68.6%)和信噪比一般。 2q|_Dma  
     一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 \ >(zunL  
    intvlki]be  
    T/5nu?v  
    >2t cEz%  
    6. 参数:非球面透镜 KY 8^BjY@  
    Z c<]^QR  
    =*[, *A  
     第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 7ozYq_ $  
     非球面透镜材料同样为N-BK7。 C*]AL/  
     该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 c_[ JjG^?P  
    o[2Y;kP3*P  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 [5-!d!a|st  
    x:vrK#8D>  
    {!g?d<*  
    mf#fA2[  
    #VQ36pCd  
    7. 结果:非球面透镜 4KZSL: A  
    w8U2y/:>  
    I@+lFG   
     生成期望的高帽光束形状。  Ckw83X  
     不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 i$g|?g~]  
     非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 d[yrNB6|  
    "{mt?  
    }1@n(#|c  
     s"#CkG  
    -wBnwn-  
    8. 总结 V_{vZ/0e  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ^v#+PyW  
    a{5H33JA  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 AK %=DVkM  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 -Zttj/K  
    A"`L~|&  
    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。 O5c_\yv=  
    6_pDe  
    扩展阅读 Xk 5oybDI  
     KhLg*EL  
    扩展阅读 K@y-)I2]  
     开始视频 !Jh*a *I}  
    -     光路图介绍 5ZZd.9ZgM  
     该应用示例相关文件: `x5ll;"J  
    -     SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ]cS&8{ ^2  
    -     SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真
    gt#MeU  
    d5N)^\z  
    @F>[DW]O  
    QQ:2987619807 UU*0dSWr  
     
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