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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) fWf't2H&  
    应用示例简述 o;21|[z  
    1. 系统细节 dsOt(yNo  
    光源 1\)C;c,  
    — 高斯激光 x`Wb9[u8  
     组件 b4f3ef  
    — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 4aKppj  
    — 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 X3] [C  
     探测器 +-T|ov<  
    — 视觉感知的仿真 4];>O  
    — 高帽,转换效率,信噪比 L F&!od9[  
     建模/设计 IgRi(q^b-  
    — 场追迹: OdO n wY  
     基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 D< kf/hj  
    MEM(uBYKOb  
    2. 系统说明 #xfav19{.  
    m.<or?l'y>  
    f\r"7j  
    G.$KP  
    3. 建模&设计结果 O0s,)8+z5D  
    }=JS d@`_  
    不同真实傅里叶透镜的结果: o+L [o_er  
    S;u.Ds&  
    $$SJLV  
    J*_^~t  
    4. 总结 \6bvk _  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。  6@"E*-z$  
    0~P]Fw^w  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 4`Zo Ar-5|  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 s8 u`v1  
    pNZ3vTs6  
    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。 !/ dH"h  
    s8'!1rHd  
    应用示例详细内容 ko|M2\  
    IwOL1\'T4  
    系统参数 (XlvPcTi  
    .l|29{J  
    1. 该应用实例的内容 6pt|Crvu  
    J1 w3g,  
     E(wS6  
    s Ytn'&$\  
    Aar]eY\  
    2. 仿真任务 TU;AO%5  
    4.Fh4Y:$'  
    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。 7HQL^Q  
    <f=<r*6  
    3. 参数:准直输入光源 t~)4f.F:  
    n*i&o;5  
    `t44.=%  
    \Ui8gDJ8y5  
    4. 参数:SLM透射函数 C~?p85  
    `z.sWF|f!O  
    X"mPRnE330  
    5. 由理想系统到实际系统 wkx#WC  
    C1(RgY|  
    .JTRFk{W  
     用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 bKsEXS  
     因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 gPA8A>U)[  
     对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 J`C 2}$ ~  
     实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 oB>#P-V  
     表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 :;TF_S v  
    9UV}`UM3V  
    XH0o8\.  
    TaaCl#g$?  
    cvf?ID84  
    应用示例详细内容 Nq^o8q_  
    Bn%?{z)  
    仿真&结果 he@Y1CY  
    wAgV evE  
    1. VirtualLab中SLM的仿真 vO53?vN[m9  
    f:y:: z  
     由于可以嵌入组件,VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜,真实透镜等)。 f`K#=_Kq7  
     以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 L>&{<M_  
     为优化计算加入一个旋转平面 k {vd1,HZ  
    b|G~0[g  
    GMkni'pV  
    { .0I!oWv  
    2. 参数:双凸球面透镜 0v6Z 4Ahpo  
    f}KV4'n  
    KY0<N 9{  
     首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 \TnK<83  
     由于对称形状,前后焦距一致。 W5e >Z&&  
     参数是对应波长532nm。 (CtRU   
     透镜材料N-BK7。 k^cnNx  
     有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 }6 u)wF5  
    k2_y84;D  
    3q@H8%jcw  
    69Z`mR  
    j9w{=( MV  
    t$p%UyVE  
    3. 结果:双凸球面透镜 0F6@aQ\y3  
    ~BgYD)ov  
    ;9-J=@KY4  
     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。 C OL"/3r  
     较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 hOV5WO\  
     一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 __uk/2q  
    Lpnw(r9Y  
    {w,<igh  
    kmlO}0  
    33a}M;vx  
    4. 参数:优化球面透镜 a*_&[  
    qI tbY%  
    q$s)(D  
     然后,使用一个优化后的球面透镜。 iCGHcN^3  
     通过优化曲率半径获得最小波像差。 k Q_Vj7  
     优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 EG_P^ <z  
     透镜材料同样为N-BK7。 .:B0(4Mj  
    s0h0Ep ED  
    9"/=D9o9  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 (JE&1 @  
    ae2I,Qt%  
    9Uz2j$p7  
    aW;)-0+  
    5. 结果:优化的球面透镜 T :^OW5d  
    f'7/Wj  
    t:,lz8Y~  
     由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 7s{['t  
     转换效率(68.6%)和信噪比一般。 kFT*So`'  
     一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 VG$%Vs  
    P.=Dd"La  
    ?VTP|Z  
    AT2D+Hi=E  
    6. 参数:非球面透镜 jxq89x  
    *13-)yfd  
    ^L\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。 !>+m46A  
     非球面透镜材料同样为N-BK7。 <~svy)Cz  
     该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 N[DKA1Ei  
    N>g6KgX{K  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 <iH"5DEe  
    qjf4G[]!  
    mM+^v[=  
    `}}|QP5xG  
    V.yDZ"  
    7. 结果:非球面透镜 {n<1uh9~$8  
     3L4v@  
    NjdDImz.;s  
     生成期望的高帽光束形状。 6pZ/C<Y|W  
     不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 KEq48+j  
     非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 m (kKUv  
    & ##JZ  
    /CbM-jf  
    h<WTN_i}  
    v|jwz.jM  
    8. 总结 =}e{U&CX  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 6}\J-A/  
    lZ`@ }^&  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 hsI9{j]f  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ^~bAixH^k  
    Ro2!$[P  
    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。 <#T #+uO  
    /q"8sj/  
    扩展阅读 Rp}Sm,w(  
    xP'"!d4^i  
    扩展阅读 Xcg+ SOB  
     开始视频 &>ykkrY  
    -     光路图介绍 1nE`Wmo.2  
     该应用示例相关文件: 3Z%jx#  
    -     SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 TF,([p*  
    -     SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真
    Bv6~!p  
    d#I; e  
    P4s,N|bs`  
    QQ:2987619807 X}&Y(kOT  
     
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