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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) H2;X   
    应用示例简述 2Vk\L~K  
    1. 系统细节 y,=du  
    光源 BByCM Y  
    — 高斯激光 [Il~K  
     组件 WZZ4]cC  
    — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 dRI^@n  
    — 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 BI2; ex  
     探测器 ]XeO0Y  
    — 视觉感知的仿真 kS :\Oz\  
    — 高帽,转换效率,信噪比 15{Y9!  
     建模/设计 :!fG; )=  
    — 场追迹: 5Y\!pf7SQ|  
     基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 QvLZg  
    ,e`'4H  
    2. 系统说明 uS+k^ #  
    %zeATM[`  
    vyI%3+N@  
    ;n6b%,s  
    3. 建模&设计结果 9bJQT'<R  
    VR5fqf|*  
    不同真实傅里叶透镜的结果: uj|BQ`k  
    kforu!C  
    in-C/m#  
    }-@4vl x$  
    4. 总结 DJ@|QQ  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ;heHefbvvd  
    =Z G:x<Hg  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 p?X02 >yA  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 fNu'((J-  
    9\;|x  
    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。 <#+44>h  
    v$wBxCY  
    应用示例详细内容 ?=;qK{)37  
    ^pnG0(9  
    系统参数 N_Akmh0D  
    27F~(!n  
    1. 该应用实例的内容 :-`7Q\c}  
    *e#<n_%R  
    QK`i%TXJ  
    $ (=~r`O+1  
    7piuLq+  
    2. 仿真任务 EGq;7l6u&?  
    o>/O++7Ra  
    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。 }MbH3ufC  
    fV:4#j  
    3. 参数:准直输入光源 *i{Y9f8  
    \C^;k%{LV  
    Wu6<\^A  
    9@ 16w  
    4. 参数:SLM透射函数 '3IC*o"  
    `qVjwJ!+  
    fq[;%cr4  
    5. 由理想系统到实际系统 SJt<+kg  
    _ee dBpV  
    Z?Hs@j  
     用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 mo{MR:>)  
     因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 `#-P[q<v-  
     对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 F0vM0 e-  
     实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。  ^YdcAHjK  
     表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 =qy=-j]  
    hwN?/5  
    k67a'pmyJ  
    :u8(^]N  
    JO<wK  
    应用示例详细内容 !\8  ;d8  
    7pA /   
    仿真&结果 Cv ejb+  
    0$+fkDf  
    1. VirtualLab中SLM的仿真 h:zK(;  
    54-#QIx|  
     由于可以嵌入组件,VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜,真实透镜等)。 +ISz?~8  
     以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 Io4(f  
     为优化计算加入一个旋转平面 ~_IHaw$hg  
    v:Tzv^  
    ZQ^r`W9_ +  
    -Y Bd, k3  
    2. 参数:双凸球面透镜 gBh;=vOD  
    /&F,V+x  
    '0y9MXRT  
     首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 VvFC -r,=G  
     由于对称形状,前后焦距一致。 0;4t&v7  
     参数是对应波长532nm。 #_Z$2L"U  
     透镜材料N-BK7。 >>aq,pH  
     有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 )[mwP.T=  
    G7--v,R1x  
    P0H6 mn*  
    \0lnxLA  
    K7Rpr.p  
    -V,v9h ^  
    3. 结果:双凸球面透镜 ?Kvl!F!`  
    YEkh3FrbwH  
    :=%0Mb:  
     生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加,干涉图案的出现时由于像差造成的。 ZxV"(\$n  
     较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 I$E.s*B9  
     一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 b@3_L4~  
    pfu1 O6R  
    J psPNa  
    "&+"@ <  
    I;VuW  
    4. 参数:优化球面透镜 pdJ/&ufh  
    :l|%17N  
    |#6QThK  
     然后,使用一个优化后的球面透镜。 h/B>S  
     通过优化曲率半径获得最小波像差。 2z\zh[(w  
     优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 [mEql,x3  
     透镜材料同样为N-BK7。 kJW N.  
    x.8TRMk^  
    E0 `Lg c  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Z2im@c67{  
    cUTE$/#s  
    rx (2yf  
    >#,G}xf  
    5. 结果:优化的球面透镜 asY[8r?U  
    dnV[ P  
    b~nAPY6  
     由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 Us+pc^A  
     转换效率(68.6%)和信噪比一般。 bdGIF'p%  
     一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 | 9~GM  
    ~z"= G5|  
    Q#nOJ(KV  
    #j *d^j&  
    6. 参数:非球面透镜 gJ2>(k03y  
    71vkyn@"  
    5) -~mW y  
     第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 ;FZ@:%qDm  
     非球面透镜材料同样为N-BK7。 tv!_e$CR  
     该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 5|jw^s7  
    XJLQ {  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Z*-g[8FO  
    SM`w;?L:?  
    s}N#n(  
    }:Z#}8  
    ;j4?>3  
    7. 结果:非球面透镜 kWdi59 5  
    fu90]upz~  
    ?B :a|0pf  
     生成期望的高帽光束形状。 !9xp cQ>  
     不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 Y(44pA&oN  
     非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 B" 3dQwQ  
    ;vt8R=T  
    %;.;>Y(-  
    3E 3HL7  
    ~#kT _*sw)  
    8. 总结 UKM2AZ0lb  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 uL[.ND2._&  
    44-R!  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 7EXI6jGJ|  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 b$Vz2Fzx  
    o1<_fI  
    光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统,如非球面系统。 hUYd0qEbEt  
    %'[&U#-  
    扩展阅读 f%V4pzOc"  
    A'2w>8  
    扩展阅读 .nyfYa+  
     开始视频 Nj?/J47?,  
    -     光路图介绍 tO0!5#-VR  
     该应用示例相关文件:  =|9H  
    -     SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 S{Er?0wm.R  
    -     SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真
    zA[0mkC?$  
    `3:.??7N  
    >Jp:O 7  
    QQ:2987619807 fJ ,1Ef;Z  
     
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