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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) }<z [t5  
    应用示例简述 "tbKbFn9  
    1. 系统细节 dr8Q>(ZY  
    光源 hey/#GC*  
    — 高斯激光 <}mA>c'k  
     组件 PMiu "  
    — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 J>hjIN  
    — 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 H>\l E2  
     探测器 1)e[F#|  
    — 视觉感知的仿真 \HMuV g'Q  
    — 高帽,转换效率,信噪比 M"-53|#:w\  
     建模/设计 "<L9-vb  
    — 场追迹: uI)z4Z  
     基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 rIyIZWkI  
    u9 *ic~Nh  
    2. 系统说明 =%77~q-HL  
    3nq4Y'  
    C-:|A* z  
    !~mPxGY  
    3. 建模&设计结果 fX LsLh+~D  
    RR`\q>|  
    不同真实傅里叶透镜的结果: 5n::]Q%=D  
    GB*^?Ii  
    1[Q~&QC  
    [8b{Yba z  
    4. 总结 P=ubCS'  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 M(} T\R  
    ^MWp{E  
     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%Ns f[1>  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 7&dF=/:X@  
    T[ zEAj  
    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。 vA?3kfL|#  
    Sfi1bsK  
    应用示例详细内容 kCZ'p  
    gE23C*!'&:  
    系统参数 <UW-fI)X  
     L$]Y$yv  
    1. 该应用实例的内容 P?=}}DI  
    < ?rdhx  
    t4zKI~cO  
    Fp+fZU  
    :K*/  
    2. 仿真任务 9KL)5_6 M  
    9*a"^  
    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。 {ZUgyGE{  
    fo;^Jg.  
    3. 参数:准直输入光源 gp\o|igT  
    u~'j?K.^  
    RHI?_gf&  
    5n=~l[O  
    4. 参数:SLM透射函数 SQdK`]4  
    /p{$HkVw  
    7MX5hZF"  
    5. 由理想系统到实际系统 &7w*=f8I  
    ?KFj=Yo  
    x qj@T^y  
     用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 _o6Zj1p  
     因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 _BND{MsX  
     对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 0[-@<w ^j  
     实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 a^)@ }4  
     表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 \k%j  
    )5<c8lzp  
    70A* !v  
    Cyp%E5b7  
    {u$<-W-&  
    应用示例详细内容 X<:Zx#J?i  
    {%v{iE>  
    仿真&结果 h(FFG%H(  
    5Kkp1K$M  
    1. VirtualLab中SLM的仿真 9d+z?J:  
    1{CVd m<9  
     由于可以嵌入组件,VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜,真实透镜等)。 t|59/R  
     以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 -aM7>YR  
     为优化计算加入一个旋转平面 BKfoeN)%  
    #PMi6q~Z  
    K^[Dz\ov5  
    %xwtG:IKEV  
    2. 参数:双凸球面透镜 ghaO#kI  
    `6Yk-5  
    z#srgyLt  
     首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 _sqV@ J  
     由于对称形状,前后焦距一致。 RxGZ#!j/  
     参数是对应波长532nm。 4^K<RSYs  
     透镜材料N-BK7。 +Y440Tz  
     有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 wN$u^]  
    RA:3ZV  
    3\?yjL^  
    ;<s0~B#9}  
    F t;[>o  
    ds'7zxy/  
    3. 结果:双凸球面透镜 g:[yA{Eh  
    =\x(Rs3  
    j.g9O]pi  
     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。 h~.z[  
     较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 a>)|SfsE  
     一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 b^&nr[DC  
    Kfs|KIQ>=  
    ^r^)  &]  
    I :o.%5)  
    K7] +. f  
    4. 参数:优化球面透镜 hv9k9i7@l  
    -<@QR8:  
    %8! }" Xa  
     然后,使用一个优化后的球面透镜。 E3 aj  
     通过优化曲率半径获得最小波像差。 gP>`DPgb^  
     优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 Aw7_diK^  
     透镜材料同样为N-BK7。 M>|R&v  
    8Rd*`]@[pk  
    )\l(h%s[I  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 wT^QO^.  
    ~cW,B}  
    bjB4  
    {Nny .@P)H  
    5. 结果:优化的球面透镜 VK]sK e  
    LVxR *O  
    vC%8-;8{H  
     由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 bv4G!21]*;  
     转换效率(68.6%)和信噪比一般。 ^Z:qlYZ  
     一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 ^n<o,K4\}  
    ~Jx0#+z9V  
    4Y4QR[>IU3  
    H 5'Ke+4.e  
    6. 参数:非球面透镜 9 az{j 1  
    i>=!6Hu2  
    J(=io_\bO  
     第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 b&E9xD/;r  
     非球面透镜材料同样为N-BK7。 xPorlX)zW  
     该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 - DE?L,9X9  
    Gil mJ2<  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 F4 :#okt  
    @_C?M5v  
    <~R{U> zO  
    [vyi_0[  
    5BB: .  
    7. 结果:非球面透镜 |Y]4PT#EE  
    zpBkP-%}E  
    ?S~j2 J]  
     生成期望的高帽光束形状。 jP"l5  
     不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 .GOF0puiM  
     非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 Zsx\GeE%:  
    vZ/Bzy@|  
    [7@9wa1v!  
    NX9K%J  
    RG V}c#  
    8. 总结 s>1Wjz2M  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ?'+ kZ|  
    ;FO( mL(  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ?)?}^  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 K *xca(6  
    XX[CTh?O%  
    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。 _ 2E*  
    }>< v7  
    扩展阅读 R.$1aqA}  
    ]c~W$h+F  
    扩展阅读 p^THoF'~T  
     开始视频 r`5svY  
    -     光路图介绍 M sQ>eSk  
     该应用示例相关文件: {'$+?V"&  
    -     SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 .}ePm(  
    -     SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真
    'jj|bN  
    t?;\'  
    nX|]JW  
    QQ:2987619807 s?~lMm' !  
     
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