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    [技术]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: 2021-11-10
    空间光调制器(SLM.0003 v1.0) 2t-w0~O  
    应用示例简述 AQlB_ @ b  
    1. 系统细节 ]:59c{O  
    光源 _!R$a-  
    — 高斯激光 Jpj=d@Of70  
     组件 [d6!  
    — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 #Ub_m@@ 4  
    — 不同的傅里叶透镜设计(球面,非球面) 具有不同的性能和像差 t>I.1AS  
     探测器 o@Oz a  
    — 视觉感知的仿真 DPTk5o[  
    — 高帽,转换效率,信噪比 _`|1B$@x  
     建模/设计 K>@yk9)vi  
    — 场追迹: \ ;npdFy  
     基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 xzm]v9k&  
    Nr4:Gih  
    2. 系统说明 <EpL<K%  
    @h%V:c  
    2Wz8E2.  
    a/sjW  
    3. 建模&设计结果  uZS:  
    :$MOdLr  
    不同真实傅里叶透镜的结果: &12K pEyf  
    2J ZR"P  
    NXU:b"G S  
    :8A+2ra&  
    4. 总结 <W80AJ  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。  `Vb  
    Nr~$i%[  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 c=oDzAzuV\  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 cz>,sz~i  
    2 |s ohF  
    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。 7K1-.uQ  
    QJGGce  
    应用示例详细内容 jwDlz.sW!  
    = xO03|T;6  
    系统参数 ~~tTr $  
    ~t`^|cr|  
    1. 该应用实例的内容 LL^KZ-  
    5p;AON  
    K,E/.Qe\C  
    .+9hm|  
    Dqx#i-L23  
    2. 仿真任务 ,=:K&5mCv  
    za>UE,?h  
    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。 iC gZ3M]  
    LKIMT  
    3. 参数:准直输入光源 =)[m[@,c  
    (vs<Fo|]  
    Kg[OUBv  
    Xwm3# o.&)  
    4. 参数:SLM透射函数 Da=EAG-{7  
    8Bf >  
    BG>Y[u\N  
    5. 由理想系统到实际系统 ~M C|  
    x84!/n^z  
    4xy\  
     用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 WE<?y_0y&  
     因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 3db{Tcn\@]  
     对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 b\k]Jx  
     实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 IC`3%^  
     表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 /WrB>w  
    K:PH: e  
    RJrz ~,}  
    z;c>Q\Q  
    LK^|JEu  
    应用示例详细内容 O\5%IfB'"  
    t&r.Kf9Z\  
    仿真&结果 "HMEoZ  
    "s2_X+4oY  
    1. VirtualLab中SLM的仿真 sZ.<:mu[  
    yk+ 50/L  
     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)。 2;}leZ@U  
     以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 N'Gq9A  
     为优化计算加入一个旋转平面 h [TwaR  
    Njq}M/{U  
    [BWq9uE  
    o<`vh*U@,4  
    2. 参数:双凸球面透镜  (I[_}l  
    a:kAo0@":j  
    *Rgr4-eS  
     首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 TBj2(Z  
     由于对称形状,前后焦距一致。 7#V7D6j1  
     参数是对应波长532nm。 :ym?]EL4o  
     透镜材料N-BK7。 +&GV-z~o  
     有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 YW}$eW*  
    =C"[o\]VV  
    b IDUa  
    Ss3p6%V/  
    -^_m(@A<~  
    om3 %\  
    3. 结果:双凸球面透镜 3]Z1kB  
    YagfCi ?  
    a)_3r]sv^  
     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。 'o AmA=  
     较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ]33!obM  
     一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 BI'>\hX/V  
    fPR_ 3qgQ  
    tpfgUZ{  
    v88vr  
    lZFu|(  
    4. 参数:优化球面透镜 ] l,BUf-O  
    SSK}'LQ  
    AIF ?>wgq  
     然后,使用一个优化后的球面透镜。 s :vNr@TS  
     通过优化曲率半径获得最小波像差。 p|>*M\LE#  
     优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 u'YXI="(  
     透镜材料同样为N-BK7。 M'*s5:i  
    S{c/3k~  
    q<3nAE$?=  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 P/%7kD@5;  
    *PJH&g#Ge  
    @rl5k(  
    iaGA9l<b  
    5. 结果:优化的球面透镜 IH|zNg{\Y  
    pUIN`ya[[  
    [xS7ae  
     由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 f56yI]*N=<  
     转换效率(68.6%)和信噪比一般。 cslC+e/  
     一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 ``MO5${  
    crmQn ^4\  
    -amo8V;2H  
    ~7m`p3W@  
    6. 参数:非球面透镜 aLk3Yg@X  
    m+QS -woHn  
    c_/BS n  
     第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 <Q[%:LD  
     非球面透镜材料同样为N-BK7。 bnxp[Qk|5  
     该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ,=/9Ld2w9  
    7?.uAiM'zT  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 {X!vb  
    'L/)9.29  
    :1'  
    2/-m-5A  
    xIdb9hm<  
    7. 结果:非球面透镜 *zrT;j G  
    A95f!a  
    b 74 !Zw  
     生成期望的高帽光束形状。 I?T !  
     不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 inu.U[.  
     非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 NdK`-RT  
    $^x=i;>aK.  
    `M@ESA (e  
     f<o|5r  
    o&JoeKXor  
    8. 总结 gtKih  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 >,6  
    ?QP>rm  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 " ityx?  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 kZ9Gl!g  
    7qC /a c  
    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。 snbXAx1L  
    $tlBI:ay1  
    扩展阅读 :ez76oGyc  
    q <}IO  
    扩展阅读 :zW? O#aL-  
     开始视频 Agd"m4!  
    -     光路图介绍 vJE=H9E  
     该应用示例相关文件: qlhc"}5x }  
    -     SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 L*0YOE%=]  
    -     SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真
    mnTF40l  
     
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