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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: 2021-08-02
    空间光调制器(SLM.0003 v1.0) (YAI,Xnw  
    应用示例简述 q|n97.vD  
    1. 系统细节 3sS=?q  
    光源 TRSOO}  
    — 高斯激光 H!Wis3S3G  
     组件 p:Iw%eZ:  
    — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 NU|qX {-  
    — 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 vAi"$e  
     探测器 {GUb'J  
    — 视觉感知的仿真 Lqg] Fd  
    — 高帽,转换效率,信噪比 1pWk9Xuh  
     建模/设计 ah 4kA LO  
    — 场追迹: 3b<: :t  
     基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ]9fS@SHdx  
    Mg#`t$ u  
    2. 系统说明 +<gg  
    ~GSpl24W<  
    (2: N;  
    a4%`"  
    3. 建模&设计结果 ,r@xPZPz:e  
    YQN.Ohtv*F  
    不同真实傅里叶透镜的结果: }bZ 8-v  
    M#ZT2~+CT  
    7`Qde!+C  
    n.@#rBKZ  
    4. 总结 % =y;L:S\p  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 (viWY  
    {!lNL[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。  dFzYOG1  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 !zU/Hq{wcK  
    HHZ`%  
    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。 Dq|GQdZ>o  
    yGRR8F5>(  
    应用示例详细内容  "";=DH  
    %yeu"  
    系统参数 [U swf3  
    `4_c0 q)N4  
    1. 该应用实例的内容 dQ,Q+ON>  
    SBC~QD>L+  
    l@xWQj9  
    Pv~:gP  
    lBS"3s384  
    2. 仿真任务 46ILs1T6  
    &i)helXs]  
    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~C4C-j  
    C B6A}m  
    3. 参数:准直输入光源 su}&".e^  
    f#1/}Hq/I  
    TopHE  
    V- /YNRV  
    4. 参数:SLM透射函数 XJc ,uj7  
    ,}KwP*:Z  
    pKq]X}[^c  
    5. 由理想系统到实际系统 9YAM#LBTWi  
    0',[J  
    #vtN+E  
     用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 Cpe#[mE  
     因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 f$vwuW  
     对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 Z4#v~!  
     实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。  ![ a  
     表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 )Z("O[  
    ]Y{,Nx  
    ;>8kPG  
    Gy9 $Wj  
    lirNYJ]tO  
    应用示例详细内容 ,%kmXh  
    5\xr?`VZ  
    仿真&结果 EsTB(9c?  
    %Uf'+!4l`  
    1. VirtualLab中SLM的仿真 [z2eCH  
    ?.Q3 pUT  
     由于可以嵌入组件,VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜,真实透镜等)。 Z&-tMai;  
     以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 VtWT{y5Ec  
     为优化计算加入一个旋转平面 `UQEXoB)  
    ?,>5[Ha^?  
    V:OiW"/  
    Y([d;_#P  
    2. 参数:双凸球面透镜 i-]U+m*  
    F_v-}bbcFQ  
    &atyDFJ'  
     首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ; h85=l<8u  
     由于对称形状,前后焦距一致。 Kr]z]4.d@  
     参数是对应波长532nm。 J+|/-{g  
     透镜材料N-BK7。 N}DL(-SQ3  
     有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 .;g}%C  
    #3+~.,X9  
    {yS;NU`2  
    )b9_C O}  
    !VRo*[yD@  
    uFo/s&6K  
    3. 结果:双凸球面透镜 "Vy WT  
    s&VOwU  
    o,*=$/or  
     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。 WL1\y|  
     较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 Pj&A=  
     一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 `;cz;"  
    tDt :^Bc  
    6OtVaT=}<O  
    n]iyFZ`9  
    CdL.?^  
    4. 参数:优化球面透镜 @$c!/  
    K{2h9 ]VF  
    #x)8f3I  
     然后,使用一个优化后的球面透镜。 Mg\TH./Y:  
     通过优化曲率半径获得最小波像差。 $UC{"0  
     优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 |vz9Hs$@l  
     透镜材料同样为N-BK7。 QD4:W"i  
    jkt 6/H  
    O:YJ%;w  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 R5kH0{zM  
    )i-gs4[(QN  
    (:7a&2/M  
    :j,}{)5=  
    5. 结果:优化的球面透镜 y\,f6=%k  
    O|e}   
    RG}}Oh="v  
     由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 D5L{T+}Oi%  
     转换效率(68.6%)和信噪比一般。 ,v7Q*3  
     一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 J|5Ay1eF-  
    esI'"hVJ  
    f3#X0.':  
    SiTeB)/  
    6. 参数:非球面透镜 :tbd,Uo  
    c1#+Vse  
    $>r5>6  
     第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 V|: qow:F  
     非球面透镜材料同样为N-BK7。 ]0-<>  
     该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 YlKFw|=  
    D/:3R ZF  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 `eD1|Go9  
    5v|EAjB6o  
    MGaiTN^_<  
    K*+6`z#fMF  
    L!y"d!6C  
    7. 结果:非球面透镜 -?fR|[\[U  
    W.[BPR  
    Y;_T=  L  
     生成期望的高帽光束形状。 ^l(^z fsZ  
     不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 s)w9%  
     非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 A ~&+F>Z  
    Z@M6!;y#  
    wOg,SMiq  
    PeNF+5s/K  
    :<utq|#s  
    8. 总结 iLtc HpN  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 [r9d<Zi}{  
    y6%<zhs  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。  zy>}L #  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 wS$46M<  
    u)~s4tP4  
    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。 qm%nIU \*  
    A*i_|]Q  
    扩展阅读 ]sL45k2W  
    uJ8{HB  
    扩展阅读 BIfi:7I;Q  
     开始视频 vgThK9{m;  
    -     光路图介绍 9@y3IiZ"}  
     该应用示例相关文件: ;_tO+xL&  
    -     SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 Le@? /  
    -     SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真
    F,pCR7o>  
    %\I.DEYH  
    [cpNiw4e  
    QQ:2987619807 /gw Cwyo  
     
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