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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) DA)+)PhY7K  
    应用示例简述 `YTagUq7  
    1. 系统细节 "dfq  
    光源 \F]X!#&+  
    — 高斯激光 pKDP1S# <  
     组件 m+p}Qi8i)  
    — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 s(56aE  
    — 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 j .Ro(0%  
     探测器 =;DmD?nZ  
    — 视觉感知的仿真 }X{#=*$GQ  
    — 高帽,转换效率,信噪比 ,bT|:T@ny  
     建模/设计 L3:dANG  
    — 场追迹: 7'wt/9  
     基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 2N_8ahc  
    n:JWu0,h  
    2. 系统说明 [+0rlmB  
    N9LBji;nH  
    TWF6YAQ m  
    ~l$u~:4Ob  
    3. 建模&设计结果 bJc<FL<E  
    K_/8MLJQ  
    不同真实傅里叶透镜的结果: >|%dN jf@Q  
    q{v:T}Q|A  
    Y<('G5A  
    "Y(stRa  
    4. 总结 pvL)BD  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 f49pIcAq  
    :3`6P:^  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 0$)CWah  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 2E~WcB  
    D<}z7W-  
    光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统,如非球面系统。 &YQ  
    :;[pl|}tM  
    应用示例详细内容 Ay7I_" %  
    ,ra!O=d~0  
    系统参数 <<#-IsT  
    4W7  
    1. 该应用实例的内容 H/8H`9S$  
    KT1/PWa  
    ; MU8@?yN  
    *`~ woF  
    V1Yab#  
    2. 仿真任务 z%xWP&3%"  
    ~WH4D+  
    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。 oRl~x^[%[-  
    &R$6dG4  
    3. 参数:准直输入光源 +<5q8{]Pk  
    yuyI)ebC  
    rQ~7BlE  
    D$C>ZF  
    4. 参数:SLM透射函数 3vx5dUgl,  
    \Eq,4-q  
    [ kI|Thx  
    5. 由理想系统到实际系统 RTN?[`  
    p=F!)TnJN  
    4 DhGp  
     用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 E`#m0Q(8  
     因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 I'&#pOB  
     对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 NfG<!  
     实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 ?f@g1jJP  
     表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 32y GIRV  
    ?y1']GAo  
    p,_,o3@~  
    0 p  6  
    u6hDjN  
    应用示例详细内容 Lhg4fuos@)  
    }yQ&[Mt  
    仿真&结果 R*Jnl\?>@  
    j\W"P_dpd  
    1. VirtualLab中SLM的仿真 ?:@13wm  
    Ze `=n  
     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)。 sVdn>$KXk  
     以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ;U7o)A;  
     为优化计算加入一个旋转平面 GyU9,>|~T  
    &72 ( <  
    f uzz3#  
    -Jqm0)2  
    2. 参数:双凸球面透镜 Q-A:0F&{t  
    yVF1*#"  
    yV{&x  
     首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 %6A."sePO  
     由于对称形状,前后焦距一致。 Po(Y',xI[  
     参数是对应波长532nm。 nV/8u_  
     透镜材料N-BK7。 E?\&OeAkO  
     有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ;E,^bt<U  
    ;<=Z\NX  
    I,[njlO:  
    'gBns  
    hw2'.}B"(  
    -PfBL8  
    3. 结果:双凸球面透镜 L7kNQ/  
    8 $5 y]%!  
    x9ll0Ht  
     生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加,干涉图案的出现时由于像差造成的。 fU/&e^, 's  
     较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 U}#3 LFr.?  
     一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 VT>TmfN(I  
    ;Dh\2! sr  
    4OX2GH=W  
    1omjP`]|,  
    m1pge4*  
    4. 参数:优化球面透镜 [{!K'V  
    EY$Dtb+g8  
    [z:.52@!  
     然后,使用一个优化后的球面透镜。 >(EC.ke  
     通过优化曲率半径获得最小波像差。 =g.R?H8cj5  
     优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 KU]co4]8^s  
     透镜材料同样为N-BK7。 !sknO53`H`  
    ,=_)tX^  
    n>t&l8g%g  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 + 6noQYe  
    (-}:'5|Yj  
    K#"J8h;x  
    1iA0+Ex(j  
    5. 结果:优化的球面透镜 EF>vu+YK  
    i2+r#Hw#5R  
    \eF _Xk[  
     由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 #}PQ !gZ  
     转换效率(68.6%)和信噪比一般。 A&?8 rc  
     一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 5taR[ukM  
    UWW^g@d4  
    0sMNp  
    bA_/ 6r)u  
    6. 参数:非球面透镜 kC,=E9)O  
    J# >)+  
    O'Mo/ u1-  
     第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 %fT%,( w}t  
     非球面透镜材料同样为N-BK7。 jo-2D[Q{  
     该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 !Y8+ Z&^2  
    T }}T`Ce  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 V jdu9Ez  
    ._E 6?  
    | 2Vhj<6  
    3 as~yF0  
    #ORZk6e  
    7. 结果:非球面透镜 G?M<B~}  
    ndmsXls  
    8t;vZ&  
     生成期望的高帽光束形状。 elqm/u  
     不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 JRw<v4pZ  
     非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 QGCg~TV;  
    > `1K0?_  
    =ea'G>;[H  
    {xD\w^  
    =.`:jZG  
    8. 总结 k/Z]zZC  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 }WA =  
    [+F6C  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 (+CNs  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 |C"zK  
    G$^u2wz.  
    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。 /n2qW.qJ>  
    &ggOm  
    扩展阅读 *@VS^JB  
    1gA^Qv~?  
    扩展阅读 .GSK!1{@  
     开始视频 3v91yMx  
    -     光路图介绍 +=`*`eP:U  
     该应用示例相关文件: Z=m5V(9  
    -     SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 aD&4C -,1  
    -     SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真
    WK.K-bd  
    cq`!17"k  
    h ^.jK2I  
    QQ:2987619807 {/|tVc63  
     
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