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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) Qhj']>#g  
    应用示例简述 2q[pOT'k  
    1. 系统细节 ;y(;7n_ a  
    光源 $2W#'_K+  
    — 高斯激光 /Q st :q  
     组件 I7_8oq\3D  
    — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 'ayb`  
    — 不同的傅里叶透镜设计(球面,非球面) 具有不同的性能和像差 bo#xqSGQ  
     探测器 K^!#;,0  
    — 视觉感知的仿真 A l;a~45  
    — 高帽,转换效率,信噪比 N5K(yY_T  
     建模/设计 brTNwRze  
    — 场追迹: Gbhw7 (&  
     基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 )M<+?R$];  
    8Ay7I  
    2. 系统说明 x:-NTW -g  
    vP,pK=5  
    N~]qQ oj,  
    w!"A$+~  
    3. 建模&设计结果 Vja 4WK*  
    v(;yy{>8"  
    不同真实傅里叶透镜的结果: J%"5?)[z  
    NlF*/Rs  
    -,/7u3  
    )bg|l?  
    4. 总结 D zD5n  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 hwM<0Jf   
    "81'{\(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。 #)}BY"C%  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 *m]Y6  
    0y$VPgsKf  
    光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统,如非球面系统。 7l7VT?<:  
    x"Ll/E)\v]  
    应用示例详细内容 #r9\.NA!  
    Hx6O Dj[-  
    系统参数 xp1/@Pw?  
    GDCp@%xW  
    1. 该应用实例的内容 >h8m8J  
    q5r7 KYH{  
    K^o$uUBe  
    "<|KR{/+  
    +F NGRL  
    2. 仿真任务 \j!/l f)  
    ^GV'Y  
    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。 1 K}gX>F  
    & PXT$x[i  
    3. 参数:准直输入光源 !r.-7hR$  
    {$EX :ID  
    g<;pyvq|:  
    V_ (Ly8"1;  
    4. 参数:SLM透射函数 3]1 ! g6  
    +E9G"Z65iP  
    T x Mh_  
    5. 由理想系统到实际系统 (su7*$wV  
    ,62~u'hR5  
    1VYH:uGuAU  
     用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 )7Hx <?P  
     因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 KPy)%i  
     对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 }s?3   
     实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 9.xb-m7  
     表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 RUr ~u  
    2wO8;wiA  
    78]*Jx>L  
    *b~8`O pa`  
    ag8)^p'9  
    应用示例详细内容 W0x9^'=s\  
    /*gs]  
    仿真&结果 ;^s|n)F#c  
    %_n%-Qn  
    1. VirtualLab中SLM的仿真 v9J1Hha#  
    _b>z'4_'  
     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)。 5.-:)=  
     以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 >lmqPuf  
     为优化计算加入一个旋转平面 {_W8Qm`.  
    :!Z|_y{b  
    ir}*E=*  
    _=x*yDPG}  
    2. 参数:双凸球面透镜 gjD|f2*x  
    fiC0'4.,  
    6|Dtx5 "r  
     首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 CC@U'9]bH  
     由于对称形状,前后焦距一致。 IA}vN3  
     参数是对应波长532nm。 5fs,UH  
     透镜材料N-BK7。 noaR3)  
     有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 }x$@j  
    "< Di  
    p".wqg*W  
    vC&0UNe$  
    8T.bT6  
    h('5x,G%  
    3. 结果:双凸球面透镜 '/D2d  
    | J'k 9W"  
    ,c&t#mu*0  
     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。 U*N{H$ACuR  
     较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 p4O[X\T  
     一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 <%^WZ:c  
    V!*1F1  
    0 -M i q  
    b!MN QGs  
    Qu/f>tJN;  
    4. 参数:优化球面透镜 u*qI$?&  
    =MJRQ V67  
    AzzHpfv,  
     然后,使用一个优化后的球面透镜。 DB|w&tygq  
     通过优化曲率半径获得最小波像差。 LdOqV'&r  
     优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 *Q2 oc:6  
     透镜材料同样为N-BK7。 Tw%1m  
    o=7e8l  
    Dg~m}La  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 w"D1mI!L 7  
    Y]~-S  
    #v$wjqK5  
    3XUVUd~  
    5. 结果:优化的球面透镜 ?t}s3P!Q3w  
    <  j  
    B(FM~TVZ  
     由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 |gk4X%o6  
     转换效率(68.6%)和信噪比一般。 Y$, ++wx  
     一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 d/+s-g p  
    y] 9/Xr/  
    9;n*u9<  
    S,|ZCl>+  
    6. 参数:非球面透镜 G{|"WaKW  
    %H_-`A`  
    8)s0$64Ra  
     第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。  $AZ=;iP-  
     非球面透镜材料同样为N-BK7。 }"RVUYU  
     该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 c|'$3dB*  
    37IHn6r\  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 t0xE&#4  
    'b[O-6v  
    U7fNA7#x"  
    s LDEa  
    04-@c  
    7. 结果:非球面透镜 xz} CqPJ#  
    %WP[V{,F  
    mJ[_q >  
     生成期望的高帽光束形状。 `CL\-  
     不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 E@Ewx;P5  
     非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 b{<$OVc  
    J_XkQR[Y  
    #5^OO ou|  
    ;K4=fHl  
    AU}|o0Ur  
    8. 总结 -)&lsFF  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 gQ{<2u  
    3*{l^<`:gA  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 I"8Z'<|/\q  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 [P6A $HC<  
    a>6M{C@pd  
    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。 ?J+*i d  
    +?QHSIQo  
    扩展阅读 ~U]%>Zf  
    qauvwAMuX  
    扩展阅读 <Nloh+n=  
     开始视频 5>H&0> \  
    -     光路图介绍 U5F1m]gFr  
     该应用示例相关文件: ,DCUBD u&  
    -     SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 WU/5i 8  
    -     SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真
    3qV~C{ S  
     
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