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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) ')C _An>X6  
    应用示例简述 Sa?~t3*H  
    1. 系统细节 UD Iac;vT  
    光源 9*G L@_c  
    — 高斯激光 9m<X-B&P  
     组件 Vp- n(Z  
    — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 S>/I?(J  
    — 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 (P]^8qc  
     探测器 : L6-{9$  
    — 视觉感知的仿真 n:}MULy;  
    — 高帽,转换效率,信噪比 @&am!+z  
     建模/设计 1s^$oi}  
    — 场追迹: ^)eessZ  
     基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 Gaw,1Ow!`2  
    3rXL0&3w%  
    2. 系统说明 mCEKEX  
    xX/Qoq (}i  
    |-cALQ  
    '|dKg"Yl  
    3. 建模&设计结果 rRA_'t;uK  
    !0d9<SVC  
    不同真实傅里叶透镜的结果: ek+8hnkh  
    `Tm8TZd66  
    W~W?<%@  
    `*uuB;  
    4. 总结 ~gzpX,{ n  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 nKZRq&~^E  
    cwDD(j  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 V, "AG  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 FZ}C;yUPD  
    $fU/9jTa  
    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。 sDh6 Uk  
    x""Mxn]gD  
    应用示例详细内容 *}Ae9  
    ]i_):@  
    系统参数 -*]9Ma<wa  
    j:vD9sdQ  
    1. 该应用实例的内容 !513rNO  
    *{4{<O<4  
    JOE{&^j  
    9g^./k\8%  
    < 8W:ij.`  
    2. 仿真任务 hc4`'r;  
    '!|E+P-  
    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。 "b+3 &i|  
    [/2@=Uh-  
    3. 参数:准直输入光源 OM"T)4z  
    }O-%kl  
    iM-hWhU  
    p%M(G#gOgP  
    4. 参数:SLM透射函数 G){1`gAhNJ  
    ^Qb!k/$3y  
    zDQ\PZ~  
    5. 由理想系统到实际系统 tIp\MXkTQ&  
    h 19.b:JT  
    jWb\"0)  
     用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ,~68~_)  
     因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 ?_h#>  
     对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 V[2<ha[n>  
     实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 CB7R{~ $  
     表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 m`4j|5  
    ^/RM;`h0  
    !C)>  
    *IfIRR>3l(  
    (UiH3Q9C]%  
    应用示例详细内容 t+Tg@~K2[>  
    #$ raUNr  
    仿真&结果 B2+_F"<;  
    Jut'xA2Dr  
    1. VirtualLab中SLM的仿真 Z;> aW;Wt  
    (V |q\XS  
     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)。 , ?s k J  
     以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 C&MqUj"]  
     为优化计算加入一个旋转平面 Q,LWZw~"  
    7*8nUq  
    &wWGZ~T  
    XzRWY\x  
    2. 参数:双凸球面透镜 $F'~^2  
    dIh(~KqB  
    N 7|W.(  
     首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 74!JPOpQH  
     由于对称形状,前后焦距一致。  kc/H  
     参数是对应波长532nm。 %L,,  
     透镜材料N-BK7。 tYxlM!  
     有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 Ra,on&OP`*  
    ^ZZ@!Udy  
    ="PywZ  
    # T#FUI1p  
    ~d1RD  
    !7Q.w/|=  
    3. 结果:双凸球面透镜 vf'jz`Z  
    \V7x3*nA  
    p<.!::*%(  
     生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加,干涉图案的出现时由于像差造成的。 ^|axtVhMO  
     较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ZkG##Jp\>  
     一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 o0v m?CL#  
    rEyMSLN  
    lu(Omds+  
    )9P  
    e}@J?tJK.L  
    4. 参数:优化球面透镜 @!tmUme1c  
    ,wy:RVv@e  
    @n y{.s+  
     然后,使用一个优化后的球面透镜。 bJu,R-f  
     通过优化曲率半径获得最小波像差。 A}+r;Y8[h  
     优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 T%b^|="@  
     透镜材料同样为N-BK7。 @o.i2iG  
    ?q8g<-?  
     6}ewBAq%  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 |[t=.dK%  
    Lgw@y!Llij  
    iw6M3g#  
    x~I1(l7r  
    5. 结果:优化的球面透镜 '<j p.sZQ  
    _ 25]>D$  
    trA `l/  
     由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 Tl{r D(D  
     转换效率(68.6%)和信噪比一般。 81 Not  
     一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 ^,r;/c9A8  
    -&^(T  
    tg4&j$  
    )%W2XvG  
    6. 参数:非球面透镜 /60=N `i  
    d:ajD  
    W..>Ny;'3  
     第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 t$Ji{t-  
     非球面透镜材料同样为N-BK7。 um4zLsd#v  
     该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 :Gk~FRA|  
    ^Rh~+  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 S`-IQ,*}  
    >I ; #BE3  
    9Ei#t FMc  
    MO+0]uh:  
    .=<pU k 3G  
    7. 结果:非球面透镜 BuO J0$  
    e=$xn3)McY  
    h(K4AiGE  
     生成期望的高帽光束形状。 |#,W3Ik(l  
     不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 |W[rywxx  
     非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 z{_Vn(Kg   
    D*b|(Oi  
    a,\u|T:g  
    k18V4ATE]  
    ?XrTZ{5'  
    8. 总结 v Cr$miZ  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 )^xmy6k  
    5Wjp_^!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。 ;hp; Rd  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 tV%\Jk),  
    e;\c=J,eE  
    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。 Qc/J"<Lx  
    <T9m.:l  
    扩展阅读 Unk+@$E&  
    N_}Im>;!  
    扩展阅读 7t/SZm  
     开始视频 ^DJ U99  
    -     光路图介绍 Ee| y[y,  
     该应用示例相关文件: SpQ6A]M gm  
    -     SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 =v;@w$#  
    -     SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真
    $9$NX/P  
    S}yb~uc,  
    W{2y*yqY  
    QQ:2987619807 ZmF32 Ir  
     
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