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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) x.] tGS  
    应用示例简述 GCfVH?Vx  
    1. 系统细节 D&~%w!  
    光源 ?N!kYTR%}  
    — 高斯激光 C4|OsC7J  
     组件 wp> z04  
    — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 rK:cUW0]X  
    — 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 r`h".=oD  
     探测器 <c!gg7@pm  
    — 视觉感知的仿真 =_ b/ g  
    — 高帽,转换效率,信噪比 kY{$[+-jR  
     建模/设计 #k`gm)|  
    — 场追迹: K' <[kh:cl  
     基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 b`^Q ':^A  
    jiLJiYMg  
    2. 系统说明 CXyb8z4/+  
    1KBGML-K3  
    lCl5#L9  
    4neO$^i8J  
    3. 建模&设计结果 D>HbJCG4^  
    8Gnf_lkI  
    不同真实傅里叶透镜的结果: X;l/D},.  
    PiCGZybCA  
    -V[x q  
    af9KtX+  
    4. 总结 !@N?0@$/  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 FOMJRq  
    W\;|mEEu  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 cY kb3(  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 9n;6zVV%`  
    J|%bRLX@>  
    光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统,如非球面系统。 BzO,(bd!PI  
    /wt7KL- I  
    应用示例详细内容 fmc\Li  
    ^m&P0  
    系统参数 Vp|?R65S*  
     [)~1Lu  
    1. 该应用实例的内容 ?h%Jb^#9  
    Q9xb7)G  
    "d0=uHd5\  
    TB+k[UxB  
    N~l*//Ep  
    2. 仿真任务 IOdxMzF`m  
    ,uPcQ  
    在之前的案例中,采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中,使用真实的透镜进行替换,该透镜存在多种光学像差。 nw%`CnzT  
    [0]A-#J  
    3. 参数:准直输入光源 [wnp]'+!  
    >$E;."a  
    B%MdJ D>  
    JTm'fo[  
    4. 参数:SLM透射函数 ~ &Ne P  
    _N^w5EBC]  
    LbRQjwc]W  
    5. 由理想系统到实际系统 :Q ]"dbY^  
    %!(C?k!\  
    ?6`B;_m  
     用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 fi`\e W  
     因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 4"(rZWv  
     对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 $D!/v)3  
     实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 o.0tD  
     表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 dM= &?g  
    liH#=C8l*%  
    [xr^t1  
    bp=r]nO  
    QDJ "X  
    应用示例详细内容 2bG3&G  
    yV\%K6d|3&  
    仿真&结果 tO:JB&vO2  
    y#iz$lX R  
    1. VirtualLab中SLM的仿真 NLG\*mQ  
    S_Wq`I@b  
     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)。 Q [rZ1z  
     以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 $6pLsX  
     为优化计算加入一个旋转平面 >$L7J=Em  
    1(IZ,*i  
    Hxgc9Fis  
     #O\as~-  
    2. 参数:双凸球面透镜 z06,$OYz  
    _O uNX.yrG  
    m x |V)  
     首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 86Q3d%;-yo  
     由于对称形状,前后焦距一致。 d9;&Y?fp  
     参数是对应波长532nm。 c:7F 2+p  
     透镜材料N-BK7。 Y'i yfnk  
     有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 6{1=3.CL  
    O=RS</01!  
    j_N<aX  
    I@/ G#3Zr  
    pQ:^ ziwa3  
    ,mp<<%{u  
    3. 结果:双凸球面透镜 4hwb] Yz  
    "N6HX*  
    ge GhM>G  
     生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加,干涉图案的出现时由于像差造成的。 :#^qn|{e  
     较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 8$\j| mN  
     一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 {Fw"y %a^  
    zH}3J}  
    hDJG.,r  
    P7XZ|Td4*  
    ra T9  
    4. 参数:优化球面透镜 W?.469yy  
    &3Zb?  
    -?)^ hbr  
     然后,使用一个优化后的球面透镜。 :)lG}c  
     通过优化曲率半径获得最小波像差。 xBTx`+%WS  
     优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 nJN-U+)u  
     透镜材料同样为N-BK7。 W{"sB:E  
    \~E?;q!  
    $e7%>*?m  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 v7 *L3Ol  
    Yjc U2S"=P  
    x'x5tg  
    =?6c&Z  
    5. 结果:优化的球面透镜 & mOn]  
    ,X^3.ILz  
    1#,4P1"  
     由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 s;OGb{H7  
     转换效率(68.6%)和信噪比一般。 rC^ 5Z  
     一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 M0fN[!*z  
    qS/}aDk&  
    iF^qbh%%E  
    8c)GUx  
    6. 参数:非球面透镜 {kk%_q  
    N<rq}^qo  
    -K =.A* }  
     第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 9Q4{ cB  
     非球面透镜材料同样为N-BK7。 K'Ywv@  
     该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 l2St)`K8  
    qhxMO[f  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Unb2D4&'  
    s`bGW1#io  
    8j#S+=l>  
    6U*CR=4  
    'cpm 4mT  
    7. 结果:非球面透镜 Q`9c/vPU  
    MRt"#CO  
    =m2_:&@0x  
     生成期望的高帽光束形状。 (`dz3 7@*  
     不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 KBB)xez8  
     非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 LRu,_2"  
    > k\pSV[  
    hAf/&yA@  
    F}u'A,Hc  
    Q&]|W Xv  
    8. 总结 9Y.(xp &vw  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 !y b06Z\f  
    #]jl{K\f#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。 ?4R%z([X7  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Fa>f'VXx  
    'Eur[~k  
    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。 ) 1AAL0F\B  
    OK80-/8HI  
    扩展阅读 'z8FU~oU  
    NF8<9  
    扩展阅读 O.B9w+G=  
     开始视频 )ovAGO  
    -     光路图介绍 \PxT47[@e  
     该应用示例相关文件: ]oV{JR]  
    -     SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 H}kZ;8  
    -     SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真
    vd lss|  
    GFdbwn5B  
    d78 [(;  
    QQ:2987619807 _l7_!Il_  
     
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