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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) [eDRghK  
    应用示例简述 L'"od;(6R  
    1. 系统细节 K$$%j"s  
    光源 ;~}!P7z  
    — 高斯激光 m .En!~t  
     组件 1u* (=!  
    — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 H_l>L9/\  
    — 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 pQm-Hr78j  
     探测器 ^w*vux|F  
    — 视觉感知的仿真 D]V&1n  
    — 高帽,转换效率,信噪比 q}&+{dN\1  
     建模/设计 `KP}pi\  
    — 场追迹: +J !1z  
     基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 d%1 Vby  
    Yp $@i20  
    2. 系统说明 'f.5hX(Y  
    n+'s9  
    i_$?sg#=yk  
    4DGKZh'm"  
    3. 建模&设计结果 Ez>!%Hpn\  
    <FvljKuq+  
    不同真实傅里叶透镜的结果: j2#B l  
    Ak\"C4s  
    O(T6Y80pU  
    3TKl  
    4. 总结 ksqb& ux6  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ! j0iLYo(*  
    %S%0/  
     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$?O0S%F  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 *jy"g64j  
    MV?sr[V-oP  
    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。 CyJZip  
    ~A>-tn}O  
    应用示例详细内容 7"{CBbT  
    35SL*zS@-  
    系统参数 42 rIIJ1A  
    U9//m=_  
    1. 该应用实例的内容  p;vrPS  
    h)?Km{u%  
    71HrpTl1fw  
    fR lJ`\ t  
    p,2H8I){  
    2. 仿真任务 [i]%PVGW  
    ze#ncnMo  
    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。 &_Gu'A({J  
    Q".p5(<  
    3. 参数:准直输入光源 ^}hSsE  
    Dzw>[   
    IpsV4nmnz-  
    S!~p/bB[+I  
    4. 参数:SLM透射函数 bY=Yb  
    ~*G}+Ur$2  
    x>[ gShAV!  
    5. 由理想系统到实际系统 ?*U:=|  
    ?h ym~,  
    El3Ayd3  
     用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 M_F4I$V4  
     因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 9QN(Wq@  
     对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 r Ww.(l  
     实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 RS  Vt  
     表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 ~fly6j|u  
    vb k4  
    Oat #%  
    4{ exv  
    unkA%x{W;  
    应用示例详细内容 o%73M!-  
    <h1J+  
    仿真&结果 4ak} "Z  
    'J#uD|9)  
    1. VirtualLab中SLM的仿真 v|YJ2q?19  
    >4AwjS }H  
     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)。 >qynd'eToR  
     以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 <p8>"~ R  
     为优化计算加入一个旋转平面 aW$))J)0  
    ;5}y7#4C  
    \AB*C_Ri  
    hUMFfc ?  
    2. 参数:双凸球面透镜 q|R$A8)L.  
    (`K ~p Z  
    0Ewt >~n  
     首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 %v1*D^))  
     由于对称形状,前后焦距一致。 IHf#P5y_  
     参数是对应波长532nm。 M% FKg/  
     透镜材料N-BK7。 x\6i(k-  
     有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 m_>~e}2'A  
    0'tm.,  
    05vu{>  
    m?D k(DJ  
    \G &q[8F\  
    Qx !! Ttd{  
    3. 结果:双凸球面透镜 V@1K  
    I}7= \S/@  
    . aqP=  
     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。 q e;O Ox  
     较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 tM{U6k  
     一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 uB uwE6  
    7!E7XP6,~>  
    ZlsdO.G  
    G@]|/kN1y  
    s$;IR c5!6  
    4. 参数:优化球面透镜 rlVo}kc7:  
    [=I==?2`X  
    mnWbV\VY  
     然后,使用一个优化后的球面透镜。 e.^Y4(  
     通过优化曲率半径获得最小波像差。 nXF|AeAco  
     优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 "t)|N dZm  
     透镜材料同样为N-BK7。 x<e-%HB*-  
    9k>=y n  
    I`}<1~ue  
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003  <E&"]  
    SB`"%6  
    n`)wD~mk  
    s|=.L&"   
    5. 结果:优化的球面透镜 auT$-Ki8  
    ]&/KAk  
    BHBMMjY5  
     由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 .Qeml4(`3  
     转换效率(68.6%)和信噪比一般。 GCEq3 ^/  
     一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 /!Kl  
    d[.JEgU  
    tpi>$:e  
    kaj6C_k|  
    6. 参数:非球面透镜 ePJtdKN:  
    ~.wDb,*  
    RDu'N  
     第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 \V,;F!*#G  
     非球面透镜材料同样为N-BK7。 +~A<&7[}  
     该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 )vFZl]  
    NTtRz(   
    关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 A?xb u*zV,  
    Tse Pdkk  
    MO$ dim>  
    .%4{zaB  
    ?I`ru:iG  
    7. 结果:非球面透镜 /M "E5  
    <KDl2>O  
    NK@G0p~O  
     生成期望的高帽光束形状。 h}U\2$5  
     不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 }3Y3f).ZW  
     非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 8\^[@9g3\3  
    txwTJScg  
    4;ig5'U,  
    P2Ja*!K]  
    QAy9RQ0  
    8. 总结 zoV-@<Eh  
    基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 E@_M|=p&  
    L_rKVoKjt  
     理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 SdfrLdi}Y  
     分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 J dDP  
    Xx0}KJ q~"  
    光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统,如非球面系统。 O$%C(n(  
    Cu\A[6g,  
    扩展阅读 ya'@AJS  
    fodr1M4J  
    扩展阅读 m dC.M$  
     开始视频 "]nbM}>  
    -     光路图介绍 xe: D7  
     该应用示例相关文件: 66%#$WH#  
    -     SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 p5~;8Q7  
    -     SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真
    ]AGJPuX  
     
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