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2021-08-02 10:24 |
基于SLM光束整形系统中光学系统像差的研究
空间光调制器(SLM.0003 v1.0) 5KR|p Fq 应用示例简述 BT3O_X`u 1. 系统细节 N -]PK%* 光源 ?m1$*j — 高斯激光束 YkPt*?,P/ 组件 DZRxp, — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 %
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> — 不同的傅里叶透镜设计(球面,非球面) 具有不同的性能和像差 3L?a4,Q"k} 探测器 ?8@*q6~8 — 视觉感知的仿真 lM*O+k — 高帽,转换效率,信噪比 4d
G- 建模/设计 Pfx71*u, — 场追迹: (N|xDl&; 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 |:+pPh!- o$VH,2 QF 2. 系统说明 ~iZF~PQ1_ %k
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% X.l"f'`l 3. 建模&设计结果 TSSt@xQ+ J.2]km 不同真实傅里叶透镜的结果: K=TW}ZO Ko)T>8:
ddDJXk)!0 @ ^cgq3H' 4. 总结 ;}~Bv<# 基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 $L8s/1up BJxmW's/ 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 r/sRXM:3cZ 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 y~c[sW V)QR!4De 光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统,如非球面系统。 o!r4 frP <S@mQJS!y 应用示例详细内容 n UCk0:{ ?>jArzI 系统参数 D.R|HqZ zMzf=~ 1. 该应用实例的内容 36WzFq# rbun5&RCyW x ETVtq N|d.!Q;V.y u$,Wyi )L 2. 仿真任务 q\y# k;AiG8jb 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。 -_*XhD t>GLZzO 3. 参数:准直输入光源 QqK{~I|l :G=1$gb
5YG@[ic ~K#_'Ldrd 4. 参数:SLM透射函数 p F*~)e hPi
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v, 5. 由理想系统到实际系统 ID).*@(I" X.AWs=:- &T/q0bwd 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 iLd"tn' 因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 \
NSw<. 对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 ,iv%^C",) 实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 grfdvN 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 O{cGk:
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tTh;.88Z{ &B7+>Ix,
k#:@fH4{PA b}*@=X=4o 应用示例详细内容 Y=Ar3O*F zmfRZ!Eh 仿真&结果 {L-aXe{ v6DxxE2n 1. VirtualLab中SLM的仿真 {{[jC"4AY p5# P
r 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)。 ~iR!3+yg4 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 Up/u|A$0V 为优化计算加入一个旋转平面 C(1A8 voej ~z+ pGbFg& ]T3BDgu%& 2. 参数:双凸球面透镜 )3` u388Wj
L3=YlX`UL 首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 mLk6!&zN 由于对称形状,前后焦距一致。 z1SMQLk 参数是对应波长532nm。 6(q`Oj 透镜材料N-BK7。 Aiks>Cyi23 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 id#k!*$7 7ru9dg1?
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I k.=S+#"} 3. 结果:双凸球面透镜 ~q]|pD"\K| ?<yq 2`\4O $YGIN7_Gg 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加,干涉图案的出现时由于像差造成的。 5Ckk5b 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 5nxS+`Pn.) 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 F3Ak'h{Ay &W)+8N,L
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X~)V )'R 4. 参数:优化球面透镜 v1"g!%U6 ) (?UA$" 32bkouq 然后,使用一个优化后的球面透镜。 v-7Rb)EP 通过优化曲率半径获得最小波像差。 UU;-q_H6 优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 iQm.]A 透镜材料同样为N-BK7。 .y;\puNq e0|_Z])D Ot2zhR ) 关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 yjOu]K:X RP|>&I
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00/p {sna)v$; 5. 结果:优化的球面透镜 X8,7_D$ 1|l)gfcP 8=n9hLhqo 由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 dIk8TJ 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 6m-:F.k1( 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 zU4V^N'
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u6iU[5 ]8xc?*i8 6. 参数:非球面透镜 T]Tdx.B ==h|+NFa )y%jLiQv 第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 O:5Rp_?^ 非球面透镜材料同样为N-BK7。 =.qm8+ 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 d4y9AE@k B0b[p*gIl 关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 "W &:j:o (
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!cEbzb rP^TN^bd| 7. 结果:非球面透镜 d}{LM!s Ci7P%]9 (kWSK:l 生成期望的高帽光束形状。 -y&v9OC2- 不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ~Ho{p Oq 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 bH\'uaJ AfbB~Ll Bq
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D00G1:Ft(T ]^J+-c 8. 总结 [%j?.N 基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 |^7f\.oF mF[o*N* 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 +Dx1/I
分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 K3vseor z-EwXE 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。 w5F4"nl#O} g>2aIun_Q 扩展阅读 !_CX2| CS/Mpmsp 扩展阅读 lLb:f6N 开始视频 ,?l~rc - 光路图介绍 NFk}3w: 该应用示例相关文件: =N YgGEFq. - SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ~bdv_|k - SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真 z$JX'(<Z7 wP[xmO-% 2v0!` &?M{ QQ:2987619807 ifXW
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