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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) SG(%d^x`R  
    应用示例简述 Zh@4_Z9n!  
    1. 系统细节 P ],)  
    光源 hB2s$QS  
    — 高斯激光 rC1qGzg\a  
     组件 6.`}&E  
    — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 kB$,1J$q  
    — 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 o1p$9PL\:  
     探测器 :$GL.n-?  
    — 视觉感知的仿真 P0`>{!r6@  
    — 高帽,转换效率,信噪比 ecSdU>  
     建模/设计 B4\:2hBq  
    — 场追迹: )$lSG}WD  
     基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 }e/[$!35  
    e@2E0u4  
    2. 系统说明 ]sm0E@1  
    c*M)DO`y;h  
    %(dV|,|v  
    m"?' hR2  
    3. 建模&设计结果 Hd=D#u=A4{  
    @]y{M;  
    不同真实傅里叶透镜的结果: Vx\# +)4  
    H(5ui`'s  
    6>LQGO  
    "x=@ ,*Bk  
    4. 总结 xRTg [  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 5wE !_ng>|  
    9>.<+b(>!'  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 !Wdt:MUI8  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 *+,Lc1|\  
    Jq?^8y  
    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。 "ojDf3@{  
    Z|cTzunp  
    应用示例详细内容 UtGd/\:  
    "z(fBnv  
    系统参数 Bgo"JNM  
    q*<J $PI  
    1. 该应用实例的内容 WO \lny!  
    v%l|S{>(  
    *"wD& E?  
    (8m\#[T+R  
    jQK2<-HZ3  
    2. 仿真任务 aP6%OI  
    #`6OC)1J  
    在之前的案例中,采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中,使用真实的透镜进行替换,该透镜存在多种光学像差。 5f^`4 pT  
    31o7R &v  
    3. 参数:准直输入光源 YRM6\S)py  
    ^v'g~+@o  
    wJ]$'c3  
    6!}m$Dvt~  
    4. 参数:SLM透射函数 ~i_ R%z:y  
    xdTzG4  
    dC;d>j,  
    5. 由理想系统到实际系统 D^R! |K/  
    u):Rw  
    yQA"T?  
     用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 6Nd_YX  
     因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 >* Qk~kv<%  
     对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 <4A(Z$ZX)  
     实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 ]zM90$6  
     表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 /wCxf5q0  
    .*wjkirF#~  
     k9VQ6A  
    @l6 dJ  
    $Ln2O#  
    应用示例详细内容 +[l{C+p  
    u!EulAl  
    仿真&结果 2Nt]Nj`  
    ?k7/`g U  
    1. VirtualLab中SLM的仿真 zKAyfn.A  
    $m%/veD k  
     由于可以嵌入组件,VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜,真实透镜等)。 T?}=k{C]  
     以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 },QFyT  
     为优化计算加入一个旋转平面 O 9 Au =  
    :-'ri Ry  
    2Z1(J% 7  
    \?mU$,v oI  
    2. 参数:双凸球面透镜 7QL) }b.H  
    []fj~hj  
    XuAc3~HAd  
     首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 W,oV$ s^  
     由于对称形状,前后焦距一致。 1p5q}">z  
     参数是对应波长532nm。 eEds-&_  
     透镜材料N-BK7。 {~p %\  
     有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 b8-^wJH!  
    vR.6^q  
    nOoh2jUM  
    By"ul:.D  
    [`n yq)  
    <HX-qNA?  
    3. 结果:双凸球面透镜 K]azUK7  
    E rymx$@P  
    WAXrA$:3J  
     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。 /SM#hwFxJ&  
     较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 _"e( ^yiK  
     一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 %;XuA*e  
    I3=Sc^zz&V  
    K>p:?w  
    )t 7HioQ  
    Cr\/<zy1-e  
    4. 参数:优化球面透镜 gmH0-W)=  
    sBG(CpQ  
    nLLHggNAV  
     然后,使用一个优化后的球面透镜。  k`zK  
     通过优化曲率半径获得最小波像差。 j:<T<8 .o  
     优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 ,3TD $2};.  
     透镜材料同样为N-BK7。 ]tV{#iIJ*  
    k5\ zGsol  
    s5|)4Z ac  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 9Yne=R/]  
    7.'j~hJL  
    \}&w/.T  
    F,$$N>  
    5. 结果:优化的球面透镜 7`n8 OR4  
    9jFDBy+  
    Olrw>YbW  
     由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 ;Cpm3a t  
     转换效率(68.6%)和信噪比一般。 g}`CdVQ2M<  
     一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 9 CSz<[  
    \FX3=WW  
    \DdVMn  
    ,(b~L<zN&  
    6. 参数:非球面透镜 ~$9"|  
    b<MMli  
    [-}%B0S**  
     第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 5w%9b  
     非球面透镜材料同样为N-BK7。 6q7Y`%j  
     该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 \shoLp   
    Xq$0% WjG  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 nr6[rq  
    D#(L@ {vC  
    qoq<dCt3  
    \3UdC{~  
    uB9+E%jOdQ  
    7. 结果:非球面透镜 n m$G4Q  
    gU$3Y#R  
    jDR\#cGrZ  
     生成期望的高帽光束形状。 4ov~y1Da)  
     不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 gKEvgXOj  
     非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 3Q6#m3AWY  
    r+obm)Qtp  
    !kYmrj**  
    ~#xRoBy3  
    FiH!) 6T  
    8. 总结 g[Y$SgJ  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 cA^7}}?e  
    7E]l=Z`x  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 5rhdm?Ls0  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 eS+LFS7*k  
    T{Q&}`D)r  
    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。 t38T0Ao  
    N($]))~3&  
    扩展阅读 aesFv)5DK  
    N{@ eV][Q  
    扩展阅读 &wvv5Vd  
     开始视频 w/@%xy  
    -     光路图介绍 2Ki/K(  
     该应用示例相关文件: r#}%sof  
    -     SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 Mqy`j9FbL  
    -     SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真
    9tgkAU`  
    Sy~Mh]{E  
    =ye}IpC*M  
    QQ:2987619807 @5ybBh]   
     
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