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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) q|B.@Ng.  
    应用示例简述 ^7kYG7/  
    1. 系统细节 l>Zp#+I-  
    光源 O St~P^1  
    — 高斯激光 $xcU*?=K  
     组件 0a$hK9BH  
    — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 cpq0' 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 XC[AJ!q`  
     探测器  vO;:~  
    — 视觉感知的仿真 5zJ#d}%}S"  
    — 高帽,转换效率,信噪比 d$D3iv^hyx  
     建模/设计 fxD|_  
    — 场追迹: q={3fm  
     基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 q>a/',m  
    XKBQH(  
    2. 系统说明 w\a9A#v,  
    o[G,~f\-  
    y5V]uQSD  
    _l]rt  
    3. 建模&设计结果 40LA G  
    OB+I.qlHP  
    不同真实傅里叶透镜的结果: 0j-;4>p  
    X% M*d%n b  
    "OKsl2e  
    5r\Rfma  
    4. 总结 f,0oCBLPO  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 {uO2m*JrI  
    ZnB|vfL?  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。  7w|4BRL  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 1'J|yq  
    [~rBnzb  
    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。 L5>.ku=T  
    X?]1/6rV  
    应用示例详细内容 6EX8,4c\  
    _i&awm/U  
    系统参数 NB/ wJ3 F  
    cW, 6 MAQo  
    1. 该应用实例的内容 }"9jCxXL  
    \C E8S+Z%  
    <j89HtCz  
    !TuMrA *  
    iu.+bX|b  
    2. 仿真任务 XS"lR |  
    !~aDmY 2  
    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。 `_&7-;)i*\  
    =C2,?6!  
    3. 参数:准直输入光源 X5D}<J2"  
    v.I>B3bEg  
    {wp"zaa  
    E%C02sI  
    4. 参数:SLM透射函数 hAp<$7  
    ng[ZM);  
    wp8ocZ-Gj  
    5. 由理想系统到实际系统 -^LEGKN  
    Y)4&PN~[  
    w873: =  
     用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 =h 2zIcj  
     因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 !pLQRnI}6  
     对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 ZMXIKN9BF#  
     实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 ]`Y;4XR  
     表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 6muZE1sn  
    Gv w:h9v  
    $u./%JS  
    sP5\R#  
    q\g|K3V)  
    应用示例详细内容 @'EU\Y\l  
    9n"D/NZB  
    仿真&结果 \a8<DR\@O  
    xTW$9>@\m  
    1. VirtualLab中SLM的仿真 @bj3 N  
    mmG+"g$|  
     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)。 7Z/KXc[b  
     以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 PNn{Rt  
     为优化计算加入一个旋转平面 |,89zTk'  
    /"$;3n~  
    8D U|j-I8  
    fWywegh  
    2. 参数:双凸球面透镜 ^?H3:CS  
    ?_9A`LC*  
    u<l[S  
     首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 Rj9YAW$  
     由于对称形状,前后焦距一致。 Rb~NX  
     参数是对应波长532nm。 U1t7XZ3e  
     透镜材料N-BK7。 0;j)rmt  
     有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 /8i3I5*  
    x 2\ ,n  
    hX~d1.]Y  
    x_vaYUl)  
    #,1Kum bG3  
    I|*w?i*  
    3. 结果:双凸球面透镜 Re{vO&.  
    3U0>Y%m|,  
    /L8Q[`;.  
     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。 =r=YV-D.  
     较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 f\}fUg 2  
     一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 c-L1 Bkw  
    6;g"`l51  
    Y9)uy 8c  
    >M\3tB2C  
    OsMU>v }m  
    4. 参数:优化球面透镜 =G%k|  
    ndn)}Z!0h  
    SM2QF  
     然后,使用一个优化后的球面透镜。 =1noT)gC R  
     通过优化曲率半径获得最小波像差。 .mzy?!w0q  
     优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 "|yuP1;L  
     透镜材料同样为N-BK7。 k[0Gz  
    [;`B   
    *E0dCY$  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ~.?,*q7  
    [eebIJs  
    x78`dX  
    [=[>1<L>  
    5. 结果:优化的球面透镜 {2EIvKu3:  
    2 5DXJ b^:  
    n 7Mab  
     由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 ALVHKL2  
     转换效率(68.6%)和信噪比一般。 J3OxM--8"  
     一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 8LI,'XZ  
    >YwvM=b"V  
    }&+b\RE  
    :C*7 DS  
    6. 参数:非球面透镜 &eL02:[  
    &DQyJJ`k  
    04`2MNfxG  
     第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 )N4!zuSVf  
     非球面透镜材料同样为N-BK7。 ),ur! v  
     该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 uURm6mVt9:  
    o gec6u}  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 TUw+A6u:p  
    *E*= ;BG  
    $]v=2j  
    -][~_Hd{  
    $#VEC0  
    7. 结果:非球面透镜 >yr:L{{D}G  
    N~rA/B]T  
    #aX+?z\4  
     生成期望的高帽光束形状。 Hd*e9;z  
     不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 }HB>Zb5  
     非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 z'=8U@P'#  
    6 V{Sf9V|  
    Ass :  
    gEghDO_G  
    kiYHJ\a  
    8. 总结 -|0nZ  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 %b 8ig1  
    S$~T8_m^U  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 :G3PdQb^  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 t1Ty.F)r  
    ~s3X&!#   
    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。 t6/w({}j  
    {zd0 7!9y  
    扩展阅读 H( L.k;B  
    X:N`x  
    扩展阅读 _"_ 21uB  
     开始视频 'q3<R%^Q   
    -     光路图介绍 JXFPN|  
     该应用示例相关文件: 3jSt&+  
    -     SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 x*H,eY3  
    -     SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真
    <{ZDD]UGs0  
    s fD@lW3  
    0d>|2QV   
    QQ:2987619807 0m2%ucKw  
     
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