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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) Ir%L%MuR]  
    应用示例简述 <sU?q<MC  
    1. 系统细节 Gn*cphb  
    光源 m |K"I3W$  
    — 高斯激光 "*08?KA  
     组件 L`sg60z  
    — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 gcS ?r :  
    — 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 jA<(#lm;  
     探测器 kV >[$6  
    — 视觉感知的仿真 @9,=|kxK  
    — 高帽,转换效率,信噪比 rGa@!^hk  
     建模/设计 UZcsMMKH  
    — 场追迹: e6?iQ0  
     基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ^\<nOzU?  
    PE!/n6  
    2. 系统说明 Uh6LU5  
    4XL$I*;4  
    uD'yzR!]+  
    F4M )x`  
    3. 建模&设计结果 \"]KF8c^_  
    ;v#BguM  
    不同真实傅里叶透镜的结果: o%EzK;Df  
    &%@e6..Ex  
    ++9?LH4S4  
    AN193o   
    4. 总结 rcq^mPdQ  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 EC9bCd-z  
    v,T :V#f^  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 QoLp$1O (y  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 VtP^fM^{  
    a$=BX=  
    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。 Uu_g_b:z  
    pyHU +B  
    应用示例详细内容 Bb[WtT}=  
    { ^J/S}L]  
    系统参数 [zC1LTXe  
    q?R^~r  
    1. 该应用实例的内容 x3>ZO.Q  
    $Cgl$A  
    X| !VjUH  
    `}r)0,Z}3  
    t4;eabZK  
    2. 仿真任务 rt rPRR\:"  
    MQc<AfW3/  
    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。 y ;/T.W9!  
    f-.dL  
    3. 参数:准直输入光源 7`s* {  
    f 7R/i  
    x5w5xw  
    lr*p\vH  
    4. 参数:SLM透射函数 vU,V[1^a  
    @d&JtA  
    !1b}M/Wx  
    5. 由理想系统到实际系统 | 2Vhj<6  
    3 as~yF0  
    #ORZk6e  
     用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 G?M<B~}  
     因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 %K`th&331  
     对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 }s7@0#j@a  
     实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 XnwVK  
     表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 JRw<v4pZ  
    QGCg~TV;  
    > `1K0?_  
    =ea'G>;[H  
    -Qy@-s $  
    应用示例详细内容 a Xn:hn~O  
    k/Z]zZC  
    仿真&结果 }WA =  
    [+F6C  
    1. VirtualLab中SLM的仿真 (+CNs  
    |C"zK  
     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)。 _v#Vf*#  
     以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 9bQD"%ha=d  
     为优化计算加入一个旋转平面 &wX568o  
    %A3ci[$g  
     erQQ_  
    p uZY4}b_  
    2. 参数:双凸球面透镜 qEvbKy}  
    4C#r=Uw`  
    |2Y/l~  
     首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 aD&4C -,1  
     由于对称形状,前后焦距一致。 6Y%{ YQ}s|  
     参数是对应波长532nm。 !X5LgMw^;  
     透镜材料N-BK7。 !C&  ^%a  
     有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 Z,~PW#8<&  
    4Uk\hgT0  
    kt# t-N;}x  
    HEk{!Y  
    hAV@/oQ  
    ae#Qeow`  
    3. 结果:双凸球面透镜 Gc=uKQ+\V  
    o zMn8@R  
    k|^YYi= xF  
     生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加,干涉图案的出现时由于像差造成的。 O@>ZYA%  
     较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 [w*]\x'S  
     一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 a)8;P7  
    V"|`Z}XW  
    AZE  
    S-[S?&c`  
    arc{:u.K  
    4. 参数:优化球面透镜 U+Vb#U7;  
    }0C v J4  
    KJ7-Vl>  
     然后,使用一个优化后的球面透镜。 8 KRo<  
     通过优化曲率半径获得最小波像差。 ja4zLf(<  
     优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 uqM=/T^A  
     透镜材料同样为N-BK7。 [VE>{4]W  
    oO^=%Mc(  
    O|nLIfT  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 3Ct:AJeg  
    2@!B;6*8q  
    4$y P_3  
    #l 6QE=:  
    5. 结果:优化的球面透镜 [a!)w@I:  
    3=("vR`!  
    hs*n?vxp3  
     由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 ,FwJ0V  
     转换效率(68.6%)和信噪比一般。 L%<DLe^P`l  
     一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 \b}%A&Ij  
    A[`2Mnj  
    &bigLe  
    K 8W99:v  
    6. 参数:非球面透镜 L1kA AR  
    X G E.*aI  
    }LY)FT4n  
     第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 X.V4YmZ- ;  
     非球面透镜材料同样为N-BK7。 Js&.p9S2  
     该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 t[/APm-k~>  
    G8.nKoHv7x  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 WFTwFm6  
    8 q>  
     L+CPT  
    9w6 uoM  
    Wjli(sT#-  
    7. 结果:非球面透镜 q<K/q"0-l  
    =z4J[8bb  
    )|GYxG;8C  
     生成期望的高帽光束形状。 rY M@e  
     不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 7b7WQ7u  
     非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 'A9Z ((  
    |_hIl(6F5N  
    ?aguAqG$  
    RWFvf   
    "-Pz2QJY  
    8. 总结 _:%i6c*"  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 [ @2$W?0i  
    ;u=%Vn"2a  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 BZ(DP_}&D  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 4Ik'beZqK  
    !R![:T\,  
    光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统,如非球面系统。 {$V2L4  
    z0UtKE^b  
    扩展阅读 RN$>!b/  
    Yq'D-$@  
    扩展阅读 QQt4pDir>  
     开始视频 g""Ep  
    -     光路图介绍 K'y|_XsBB)  
     该应用示例相关文件: 8~F?%!X  
    -     SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 TiR00#b  
    -     SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真
    A1*\ \[  
    r^ {Bw1+  
    6ld /E  
    QQ:2987619807 Yy;BJ_  
     
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