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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) mYRR==iDL  
    应用示例简述 Z{)|w=  
    1. 系统细节 au~gJW-  
    光源 jo:p*Q "F  
    — 高斯激光 w8Vzx8  
     组件 mM~Q!`Nf.  
    — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 GDe$p;#"9g  
    — 不同的傅里叶透镜设计(球面,非球面) 具有不同的性能和像差 @d9*<>@:  
     探测器 Ps,w(k{d  
    — 视觉感知的仿真 fkG"72 95A  
    — 高帽,转换效率,信噪比 .qP zd(<T7  
     建模/设计 > _) a7%  
    — 场追迹: wC@ U/?  
     基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 KDzIarC  
    t)b>f~  
    2. 系统说明 }z@hx@N/  
    M/ \~  
    8[XNFFUZs  
     F<1'M#bl  
    3. 建模&设计结果 N#qoKY(#  
    a MD?^  
    不同真实傅里叶透镜的结果: RT 9|E80  
    \EqO;A%<  
    D^4V"rq  
    -O6o^Dk  
    4. 总结 S+ x [1#r  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ]vG)lY.=  
    %|||M=akk  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 #`EMK   
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 P|4a}SWU  
    Cq'r 'cBZ  
    光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统,如非球面系统。 _z< q9:  
    HKf3eC  
    应用示例详细内容 aUQq<H'R  
    {rr\hl-$  
    系统参数 q\G@Nn^  
    F U%b"gP^  
    1. 该应用实例的内容 fe,CY5B{  
    IrK )N  
    !h;VdCCi#  
    U$%w"k7^(  
    QX/`s3N  
    2. 仿真任务 U^S0H(>  
    VzNH%  
    在之前的案例中,采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中,使用真实的透镜进行替换,该透镜存在多种光学像差。 \^D`Hvg  
    A#{*A  
    3. 参数:准直输入光源 v?t+%|dzA  
    -. G0k*[d  
    gqamGLK  
    ekXHfA!i%  
    4. 参数:SLM透射函数 9w|q':<  
    O\z%6:'M  
    SJmri]4K  
    5. 由理想系统到实际系统 A1@a:P=  
    4O'ho0w7  
    TW$^]u~v  
     用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 q Sah_N  
     因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 ^YV[1~O  
     对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 _,QUH"  
     实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 Ea 1>]V  
     表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 ) eV]M~K:  
    #k6T_ki  
    1U!CD-%(  
    i+6/ g  
    U/;Vge8{  
    应用示例详细内容 mv_-|N~  
    7(-<x@e  
    仿真&结果 "@_f>3z  
    ]](hwj  
    1. VirtualLab中SLM的仿真 J=Z"sU=  
    3FfS+q*3S  
     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)。 O@VmV>m  
     以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 W&nVVV8s@  
     为优化计算加入一个旋转平面 %$U+?lk}  
    w67Pw  
    ">7 bnOJ  
    ~EymD *  
    2. 参数:双凸球面透镜 G}g+2`  
    gvX7+F=}B  
    4-AmzU  
     首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 yWy9IWI["  
     由于对称形状,前后焦距一致。 L!5HE])<)  
     参数是对应波长532nm。 !!AutkEg>  
     透镜材料N-BK7。 /T0|<r!c  
     有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 (]L=$u4  
    pE#0949  
    4R.#=]F  
    !nVuvsbv  
    -Cl0!}P4I  
    ! d(,t[cV  
    3. 结果:双凸球面透镜 8GX@76o  
    !Wk "a7  
    wiZK-#\x  
     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。 6N ^FJCs  
     较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 juM?y'A  
     一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 }5|uA/B  
    q QQ~ [JL  
    mOBS[M5*  
    M~v{\!S  
    <?!#QA  
    4. 参数:优化球面透镜 +Z+]Tqo  
    FTn[$q  
    >:.Bn8-  
     然后,使用一个优化后的球面透镜。 Xv6s,<#\  
     通过优化曲率半径获得最小波像差。 2Ig.hnHj  
     优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 @d)6LA9Ec  
     透镜材料同样为N-BK7。 DY%E&Vd:h  
    ?%?@?W>s@  
    !GO4cbdQ  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 MCvjdc3:  
    KQh'5o&  
    3 ;&N3:,X  
    6<2 7}S  
    5. 结果:优化的球面透镜 y37@4p^@9  
    2Tp.S3  
    F"_SCA?9?  
     由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 ~FJd{$2x`  
     转换效率(68.6%)和信噪比一般。 (RQ kwu/  
     一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 Vki3D'.7N  
    2`x[y?Tn  
    '_2~8w  
    ;Q ]bV52  
    6. 参数:非球面透镜 ?>e-6*.  
    arnu|paw  
    (URWi caB  
     第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 KV Mm<]Z  
     非球面透镜材料同样为N-BK7。 >n#Pq{7aF  
     该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 2$|WXYY  
    SJL?(S*  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 N[Fz6,ZG _  
    NcdOzx>  
    ,+0_kndR  
    6B&':N98  
    8{'L:yzMY  
    7. 结果:非球面透镜 A^G%8 )\  
    0^4Tem@  
    r@ ]{`qA  
     生成期望的高帽光束形状。 V5m4dQ>t  
     不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 rZ<@MV|d  
     非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。  \:Q)Ef  
    tONxV`  
    .(D-vkz'  
    JPRl/P$  
    26j ; RV  
    8. 总结 qXgg"k%A\  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 :\>@yCD  
    -B'<*Y  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Que-  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 C/!kMMh>vV  
    X180_Kt2  
    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。 =98@MX%P  
    Bf.@B0\  
    扩展阅读 t ?rUbN  
    K.B!-<  
    扩展阅读 THC34u]  
     开始视频 U2seD5I  
    -     光路图介绍 }<m9w\pA  
     该应用示例相关文件: UH2fP G  
    -     SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 _3.=| @L  
    -     SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真
    z^bv)u  
    O1V s!  
    s:CsUl|  
    QQ:2987619807 Ny\p$v "p  
     
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