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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) %QcG^R  
    应用示例简述 _ O71r}4  
    1. 系统细节 Hw-oh?=  
    光源 IF21T  
    — 高斯激光 Yoym5<xE  
     组件 ?z36mj"`o  
    — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 6je%LHhL  
    — 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 HK4`@jYQ  
     探测器 +_K;Pj]x  
    — 视觉感知的仿真 aLo>Yi  
    — 高帽,转换效率,信噪比 WYd,tGz  
     建模/设计 JqhVD@1{  
    — 场追迹: g KY ,G  
     基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 i: uA&9  
    r}M4()9L  
    2. 系统说明 h 7P?n.K  
    $ }bC$?^  
    S:T>oFUot  
    Y:Tt$EQ  
    3. 建模&设计结果 &wC.?w$  
    5nw9zW :'  
    不同真实傅里叶透镜的结果: aD`e]K ^L  
    [t\Mu}b  
    4'e8VI0  
    B=xZkc  
    4. 总结 Cjb p-  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 -5*;J&.  
    2PW3 S{Dt  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 8o!^ZOmU<  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 JO$]t|I  
    s+t eYL#Zi  
    光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统,如非球面系统。 \crmNH)3  
    s9dBXfm  
    应用示例详细内容 K%@SS8!oy  
    8+b3u05  
    系统参数 +:8YMM#9V  
    VL1z$<vVXt  
    1. 该应用实例的内容 `Wt~6D e  
    f }e7g d]M  
    WkmS   
    _Dt TG<E  
    30-w TcG  
    2. 仿真任务 #>oO[uaY  
    7!r`DZ"yF  
    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。 AFA*_9Ut  
    AH,F[ vS  
    3. 参数:准直输入光源 `-\JjMSQ1  
    u _^=]K;  
    eW<hC (  
    OH~qJ <  
    4. 参数:SLM透射函数 =l_"M  
    M:M<bz Vu  
    t;6/bT-  
    5. 由理想系统到实际系统 =jHy6)6w  
    QrA+W\=_`y  
    $5 [RR  
     用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 . 2Q/D?a  
     因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 p0@mumh  
     对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 Y5 pNKL  
     实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 t)+dW~g  
     表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 a}{! %5  
    j3F=P  
    o%7yhCY  
    L0~O6*bk  
    351'l7F\  
    应用示例详细内容 )9,"~P2[R  
    s o s&  
    仿真&结果 [b'fz  
    "+_0idpF  
    1. VirtualLab中SLM的仿真 ;c}];ZU3G  
    ~;` #{$/C&  
     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)。 m#p^'}]!;  
     以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 dy'?@Lj;  
     为优化计算加入一个旋转平面 [Xg"B|FD0  
    wtyu"=  
    _FgeE`X  
    &GAx*.L  
    2. 参数:双凸球面透镜 E$ rSrT(  
    06 1=pV$CJ  
    %m`QnRX?D  
     首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 :Tl?yG F  
     由于对称形状,前后焦距一致。 $4]PN2d&  
     参数是对应波长532nm。 GC2<K  
     透镜材料N-BK7。 R PQ)0.O7  
     有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 egvWPht'_  
    ]y e &#  
    gw^+[}U#  
    @YELqUb*  
    MN4}y5  
    Y@eUvz  
    3. 结果:双凸球面透镜 e^TF.D?RS  
    [OSUARm v  
    1g+<`1=KT  
     生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加,干涉图案的出现时由于像差造成的。 i :72FVo  
     较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 lNw?}H  
     一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 I 3PnyNZ  
    &2J|v#$F  
    V"XN(Fd^  
    YoA$Gw2  
    -M}iDBJx>#  
    4. 参数:优化球面透镜 mLO6`]p{H  
    I(SE)%!%S  
    C'#:}]@E  
     然后,使用一个优化后的球面透镜。 3IIlAzne;  
     通过优化曲率半径获得最小波像差。 Sz&`=x#  
     优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 i^(<E0vS  
     透镜材料同样为N-BK7。 Z)~ 2{)  
    &[uGfm+@  
    so*7LM?ib>  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 B=7L+6  
    c-F&4V  
    \kx9V|A'  
    e9hQJ 1{)x  
    5. 结果:优化的球面透镜 ]Az >W*Y  
    t$J-6dW  
    K""04Ew*pV  
     由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 2#!D"F  
     转换效率(68.6%)和信噪比一般。 0ro+FJ r  
     一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 jiat5  
    42M3c&@P  
    ;_!;D#:  
    'Tn$lh  
    6. 参数:非球面透镜 Jx]`!dP3  
    lz>hP  
    s$;v )w$  
     第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 Kfh"XpWc$  
     非球面透镜材料同样为N-BK7。 he,T\ };  
     该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 XcXd7e  
    (`&g  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 qXW 5_iX  
    *7ox_ R@  
    g?ft;kR6S  
    Xs`/q}R  
    oKUJB.PF  
    7. 结果:非球面透镜 GZ"O%: d  
    t0Uax-E(  
    ty ~U~  
     生成期望的高帽光束形状。 <M=K!k  
     不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 {,m!%FDL  
     非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 _<8n]0lX3  
    VH/_0  
    "-9YvB#  
    e>[QF+e)y  
    iMS S8J  
    8. 总结 =8]'/b  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 x|Dj   
    &wJ"9pQ~6E  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 E4P P& '  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 F~m tE8B:  
    MxYCMe4S[  
    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。 Ut<_D8Tzx  
     j%lW+ [%  
    扩展阅读 W!{uEH{%l  
    /<@oUv  
    扩展阅读 rl4-nA  
     开始视频 }Vt5].TA  
    -     光路图介绍 `O#y%*E  
     该应用示例相关文件: 7w9) ^  
    -     SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 LWY`J0/  
    -     SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真
    ~ 60J  
    PpbW+}aCF  
    bz@4obRqf  
    QQ:2987619807 :Z<-J`  
     
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