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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) +r;t]  
    应用示例简述 p8@&(+z  
    1. 系统细节 w4}Q6_0v  
    光源 mf{M-(6'  
    — 高斯激光 JsuI&v  
     组件 Tbv w?3  
    — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 chKEGosbF  
    — 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 #>,E"-]f  
     探测器 AJ& j|/  
    — 视觉感知的仿真 f8N* [by  
    — 高帽,转换效率,信噪比 (U# Oj"  
     建模/设计 8-k`"QI=  
    — 场追迹: 5G(dvM-n  
     基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 )1Y?S;  
    h!|Uj  
    2. 系统说明 ;fW~Gb?"  
    {7]maOg>7J  
    yFb"2  
    E"S# d&9  
    3. 建模&设计结果 |3T2}ohrr  
    \O;/wf0Hg  
    不同真实傅里叶透镜的结果: `sso Wn4  
    G7v<Q,s  
    c(2?./\|  
    #Ktk["6  
    4. 总结 DQP!e6Of  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 5XB]p|YU~s  
    >JsVIfAF  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 MusUgBQy  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 A/UOcl+N  
    7qUg~GJX  
    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。 9s[   
     +PADy8  
    应用示例详细内容 <Lxp t  
    6m(? (6+;K  
    系统参数 G6W|l2P!  
    $':5uU1}  
    1. 该应用实例的内容 ~]d9 J  
    -C~zvP; a  
    %cUC~, g_(  
    s5mJ -  
    aQ\SV0PI  
    2. 仿真任务 :Rv+Bm  
    M/9[P* VE  
    在之前的案例中,采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中,使用真实的透镜进行替换,该透镜存在多种光学像差。 g}R Cjl4  
    T$R#d&t  
    3. 参数:准直输入光源 UF-'(  
    \zFCph4  
    |gu@b~8  
    ZX`x9/0&  
    4. 参数:SLM透射函数 MD<x{7O12>  
    3%GsTq2o  
    oA~0"}eS  
    5. 由理想系统到实际系统 r*$f^T!|  
    % 33O)<?  
    G!I5Er0pdy  
     用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 .$W}  
     因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 $/g`{O I]K  
     对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 O-W[^r2e  
     实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 ocK4Nxs  
     表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 ftPhE)i  
    H!X*29nX  
    /.!&d^  
    Y%eW6Y#  
    8N9,HNBT$  
    应用示例详细内容 @d|Sv1d%  
    SSE,G!@  
    仿真&结果 u?MhK# Mr  
    RfD#/G3|  
    1. VirtualLab中SLM的仿真 $^ ^M&[b-  
    ~Y*.cGA  
     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)。 047PlS  
     以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 @}!?}QU  
     为优化计算加入一个旋转平面 uuD2O )v  
    N5=}0s]e  
    `RE>gX  
    %@)q=*=y  
    2. 参数:双凸球面透镜 .-& =\}^2l  
    PHI c7*_  
    aBY&]6^-  
     首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 {c LWum[SY  
     由于对称形状,前后焦距一致。 2 V\hG?<  
     参数是对应波长532nm。 $E^sA|KcT  
     透镜材料N-BK7。 c1+z(NQ3  
     有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 U"Bge\6x=  
    y&8`NS#_p?  
    V/"RCqY4  
    noa+h<vGb  
    V?x&\<;,  
    <[}zw!z  
    3. 结果:双凸球面透镜 4h--x~ @  
    md18q:AG)  
    &Fuk+Cu{  
     生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加,干涉图案的出现时由于像差造成的。 I/A%3i=H  
     较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 Z> Rshtg  
     一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 i(.PkYkaq  
    b3%a4Gg&  
    ebCS4&c  
    %_p]6doF  
    k$J!,!q  
    4. 参数:优化球面透镜 tq'hiS(b  
    [] "bn9 +  
    sIaehe'B  
     然后,使用一个优化后的球面透镜。 bZfq?   
     通过优化曲率半径获得最小波像差。 iY2q^z/S  
     优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 ~.U \Y  
     透镜材料同样为N-BK7。 WpE "A  
    |HY{Q1%  
    4s_5>r4  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 &K[~Ab_  
    +/mCYI  
    >>C S8  
    09Eg ti.  
    5. 结果:优化的球面透镜 P()W\+",n  
    D^F=:-l m  
    '3Fb[md54  
     由于球面像差,再次生成一个干涉图样。  #X$s5H  
     转换效率(68.6%)和信噪比一般。 p^ROt'eQ<  
     一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 \j wxW6>  
    jHatUez4O  
    edlf++r~  
    :cXN Fu\C  
    6. 参数:非球面透镜 0Db=/sJ>  
    =<aFkBX-  
    ZXiJ5BZ  
     第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 Q\xDAOEL  
     非球面透镜材料同样为N-BK7。 ;Q/1l=Bn  
     该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 \fI05GZ  
    C;U4`0=8  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 i7YUyU  
    FBouXu#  
    lm&^`Bn)  
    r #w7qEtD  
    [GI2%uA0  
    7. 结果:非球面透镜 &><b/,]  
    x=x%F;  
    +tg${3ti_  
     生成期望的高帽光束形状。 mO]dP;,  
     不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 K~3Y8ca  
     非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 > MRuoJ  
    ? }`mQ<~  
    r6aIW8  
    L 9cXgd  
    u%"5<ll  
    8. 总结 #NL'r99D/o  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 TPKD'@:x  
    hPgYKa8u  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 }K,3SO(:  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。  fWs*u[S  
    z_{_wAuY  
    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。 6^BT32,'  
    swJQwY   
    扩展阅读 $cm 9xW&  
    Wy/h"R\=  
    扩展阅读 \GioSg  
     开始视频 psz0q|  
    -     光路图介绍 lU$0e09  
     该应用示例相关文件: Q~' \oWz  
    -     SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ZU z7h^3@  
    -     SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真
    oY; C[X  
    `P:[.hRu  
    %CgV:.,K  
    QQ:2987619807 d:_;  
     
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