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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=YprVX  
    应用示例简述 /*DC`,q  
    1. 系统细节 QEIu}e6b  
    光源 ||TKo967]  
    — 高斯激光 FZTBvdUYp  
     组件 SB R=  
    — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 \Ub=Wm\  
    — 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 uY+N163i  
     探测器 ^Wk.D-  
    — 视觉感知的仿真 "|&xUWJ!)  
    — 高帽,转换效率,信噪比 71i".1l{K  
     建模/设计 kWs"v6B  
    — 场追迹: KF&1Y>t=  
     基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 JR='c)6:  
    wmh[yYWc  
    2. 系统说明 3#7D g't  
    .\1{>A  
    |Rk$u  
    `[vm{+i  
    3. 建模&设计结果 VHhW_ya1g{  
    zRDBl02v$T  
    不同真实傅里叶透镜的结果: n~xh %r;  
    "NqB_?DT  
    z>HeM Mei  
    V<f76U)  
    4. 总结 -x i]~svg  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 noz&4"S.{  
    B 14Ziopww  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Y/Yp+W6n  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 z Qtg]@S  
    -' 7I|r  
    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。 > D:( HWL  
    J6}J/  
    应用示例详细内容 tm27J8wPzV  
    j_2-  
    系统参数 RM2<%$  
    G|5M~zP  
    1. 该应用实例的内容 ZujPk-  
    nRKh|B)  
    Cf#[E~24  
    6{/HNEI*1  
    -ZXC^zt  
    2. 仿真任务 /$v0Rq9  
    5AV5`<r.  
    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。 mouLjT&p  
    OmO/x  
    3. 参数:准直输入光源 *^]Hqf(`  
    EN^C'n  
    $J8?!Xg  
    MpZ #  
    4. 参数:SLM透射函数 ^^MVd@,i  
    [0v`E5  
    P9j[ NEV  
    5. 由理想系统到实际系统 0'ha!4h3Z  
    gc|?$aE  
    +m Plid\  
     用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 5c*kgj:x  
     因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 'urn5[i  
     对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 dD _(MbTt  
     实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 uh`W} n  
     表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 \bJ,8J1C  
    >U/ m/H'  
    fh rS7f'Zd  
    ,A`.u\f(:  
    Un{hI`3]  
    应用示例详细内容 !F3Y7R  
    `Oxo@G*@}W  
    仿真&结果 *m_B#~4  
    1t"  
    1. VirtualLab中SLM的仿真 E3bS Q  
    rp*f)rJ  
     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)。 1_}* aQ  
     以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 I"/p^@IX  
     为优化计算加入一个旋转平面 yHS=8!  
    U&W{;myt  
    _&0_@  
    YcJZG|[  
    2. 参数:双凸球面透镜 7v9l+OX,6  
    [d+f#\ut  
    N5$IVz}  
     首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 {Vy2uow0  
     由于对称形状,前后焦距一致。 Gt9(@USK  
     参数是对应波长532nm。 ~y@,d  
     透镜材料N-BK7。  WW5AD$P*  
     有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 SyHS9>  
    &_mOw.  
    3<:(Eda}  
    5r#0/1ym!  
    3f;W+^NY  
    -[\+~aDH,  
    3. 结果:双凸球面透镜 \^7D% a=;C  
    Gn}G$uk61  
    ^HpUbZpat)  
     生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加,干涉图案的出现时由于像差造成的。 {9(#X]'  
     较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 pwq a/Yi  
     一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 1=fP68n  
    =pQ'wx|>|  
    ~N{ 7  
    D[d+lq#p  
    &j4 1<A  
    4. 参数:优化球面透镜 >fCz,.L  
    5[^pU$Y  
    i vy+e-)  
     然后,使用一个优化后的球面透镜。 83rtQ ;L  
     通过优化曲率半径获得最小波像差。 E+>$@STv#  
     优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 fTn  
     透镜材料同样为N-BK7。  "u#T0  
    9 gt$z}oU  
    xl.iI$P  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 x'Uv;mGo  
    ZHQa}C+  
    # tN#_<W  
    z)z_]c-X+  
    5. 结果:优化的球面透镜 NWK+.{s>m  
    '`.bmiM  
    P)VysYb?  
     由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 ,yZvT7  
     转换效率(68.6%)和信噪比一般。 8T3j/ D<r  
     一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 fU@{!;|Pz  
    gQXB=ywF  
    9NX/OctFa'  
    HvhP9_MB  
    6. 参数:非球面透镜 ~_XJ v  
    } v#Tm  
    J<[Hw g  
     第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 Tnw0S8M  
     非球面透镜材料同样为N-BK7。 Iu<RwB[#Q  
     该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 %<4ZU!2L  
    )vO?d~x|  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 _*(n2'2B  
    >5,nB<  
    :i;iSrKy  
    q-3,p.  
    ^Q)&lxlxpx  
    7. 结果:非球面透镜 ^ +e5 M1U=  
    $j ZU(<4,  
    f$\gm+&hXE  
     生成期望的高帽光束形状。 l!6^xMhYk  
     不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 #x) lN  
     非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ;>#YOxPl  
    )U>JFgpIW  
    HY (|31  
    e.8(tEqZ1  
    *^]lFuX\&E  
    8. 总结 . fZ*N/  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 3B{B6w}t&  
    2aROY2  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 3_AVJv ;N  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 +:JyXF u  
    h[%t7qo=  
    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。 ;@I4[4ph}  
    I2U/ \  
    扩展阅读 9DAk|K  
    y'5 y  
    扩展阅读 _{d0Nm  
     开始视频 y.pwj~s  
    -     光路图介绍 Iuh1tcc  
     该应用示例相关文件: ]VarO'  
    -     SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 rKK{*%n  
    -     SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真
    KF'DOXBw>  
    1Wz -Z  
    Rds_Cd C  
    QQ:2987619807 0N" VOEvG  
     
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