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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) Z%_m<Nf8T  
    应用示例简述 #mFY?Zp)  
    1. 系统细节 ah8xiABa  
    光源 [VL+X^  
    — 高斯激光 u/,ng&!  
     组件 ^! r<-J  
    — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 K+F]a]kld  
    — 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 '^6jRI,  
     探测器 H[;\[ 3  
    — 视觉感知的仿真 i& phko}  
    — 高帽,转换效率,信噪比 dyyGt }}5f  
     建模/设计 Jh6 z5xUV  
    — 场追迹: }Q<c E$c  
     基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ?T (@<T  
    iN]#XIQ%  
    2. 系统说明 $I$ B8  
    '|jN!y^ 2p  
    :'+- %xUM  
    w~lxWgaY7  
    3. 建模&设计结果 \-2O&v'}  
    1P '_EJ]M  
    不同真实傅里叶透镜的结果: Eg/=VBtc  
    K7jz*|2  
    ~d)2>A 2:  
    9NPOdt:@  
    4. 总结 )r +o51gp  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 RY\[[eG  
    V39`J*fI  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 \l d{Z;e  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 A2xfNY<  
    >oOZDuj   
    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。 K[G=J  
    U5f<4I  
    应用示例详细内容 &i8UPp%  
    08pG)_L  
    系统参数 /^jV-Z`  
    k >aWI  
    1. 该应用实例的内容 CEMe2~  
    9-6E(D-ux  
    ta)'z@V@g  
    YYzl"<)c  
    FsXqF&{  
    2. 仿真任务 "^3pP(8;~  
    ]u(EEsG/  
    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。 y G{;kJ P  
    /E|Ac&Qk  
    3. 参数:准直输入光源 <lxE^M  
    Dg_AoC  
    x*}*0).  
    l^"HcP6  
    4. 参数:SLM透射函数 PL6f**{-  
    Fb:Z.  
    U$+G9  
    5. 由理想系统到实际系统 Gi9s*v,s  
    ns/L./z  
    OY?x'h  
     用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 Co%EJb"tk  
     因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 tPb$ua|  
     对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 teDO,$  
     实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 WXgGB[x  
     表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 A@I( &Z  
    Ce%fz~*b  
    ZY Ci&l  
    'A}@XGE:p  
    p\&Lbuzv  
    应用示例详细内容 8F#z)>q~  
    P+j5_V{\b  
    仿真&结果 b+rn:R  
    [ {|868  
    1. VirtualLab中SLM的仿真 F]4JemSjK  
    iXJ3B&x  
     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)。 &qO#EEqG]  
     以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 f(r=S Xa*  
     为优化计算加入一个旋转平面 UOwEA9q%  
    +l8`oQuG  
    ha -KfkPFE  
    zQNkjQ{mx  
    2. 参数:双凸球面透镜 / ~\ I  
    ),u)#`.l G  
    <hA1[S}  
     首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 F=qG +T  
     由于对称形状,前后焦距一致。 8qi6>}A  
     参数是对应波长532nm。 3{j&J-  
     透镜材料N-BK7。 <8[y2|UBt  
     有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 Pgp`g.$<  
    OlwORtWzZ  
    #F~^m  
    0:SR29(p1  
    i4XE26B;e  
    \j$q';9p  
    3. 结果:双凸球面透镜 s?g`ufF.t  
    d>f.p"B.gj  
    0M=U >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。 AzmISm  
     较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 eInx\/  
     一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 k-`5T mW  
    6S2u%-]  
    4-wCk=I  
    pg4J)<t#  
    CI~P3"`]  
    4. 参数:优化球面透镜 XC D&Im  
    r{Cbx#;  
    <Z -d5D>  
     然后,使用一个优化后的球面透镜。 (i"@{[IP  
     通过优化曲率半径获得最小波像差。 l1utk8'-  
     优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 l\NVnXv:>  
     透镜材料同样为N-BK7。 "kHQ}#6r  
    Gop;!aV1*  
    ycr\vn t  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 1$]hyC/f  
    s?JNc4q  
    h ?Ni5  
    wy1xZQ<5  
    5. 结果:优化的球面透镜 :k"VR,riF  
    O6[,K1,  
    x<S?"  
     由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 c~0hu*&  
     转换效率(68.6%)和信噪比一般。 )U~,q>H+ %  
     一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 =y>g:}G7  
    *_aeK~du.  
    eVVm"96Q.;  
    "/O`#Do/  
    6. 参数:非球面透镜 \"X<\3z2  
    w[A$bqz   
    <![]=~z $  
     第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 PS13h_j  
     非球面透镜材料同样为N-BK7。 nVp*u9]  
     该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 UZ`GS$D@  
    xjplJ'jB  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 RJz$$,RU  
    |?tUUT!`t  
    "i}?jf {a  
    #})OnM^],  
    I`~ofq?r  
    7. 结果:非球面透镜 9qHbV 9,M  
     bK7j"  
    )sh+cfTCb  
     生成期望的高帽光束形状。 ~; emUU  
     不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 %B ,>6 `[  
     非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 3%g\)Cs  
    exn Fy-  
    Yb~[XS |p  
    L*rND15  
    ;Tn$c70  
    8. 总结 |fJpX5W-l  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 m~LB0u$ac  
    Q1?0R<jOU  
     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\Z.E ;  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 TT'sO[N[  
    &<s[(w!%%  
    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。 )_|;h2I  
    O e-FI+7  
    扩展阅读  &Ow[  
    u; c)T t  
    扩展阅读 E&}@P0^  
     开始视频 #LGAvFA*_F  
    -     光路图介绍 e~NEyS~3  
     该应用示例相关文件: O,&nCxB]  
    -     SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 2=&4@c|cn  
    -     SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真
    AB!P(  
    wVSk.OOB  
    N,iYUM?  
    QQ:2987619807 vS!%!-F  
     
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