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2021-11-10 09:25 |
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) B@=+Fg DD 应用示例简述 W(1p0|WQ: 1. 系统细节 ;:hyW,J 光源 Elh: %dr Q — 高斯激光束 ?msx 组件 8@|+-)t — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 "<t/*$42 — 不同的傅里叶透镜设计(球面,非球面) 具有不同的性能和像差 uf^"Y3 探测器 z#SBt`c — 视觉感知的仿真 3 =KfNz_ — 高帽,转换效率,信噪比 wH3FCfvm 建模/设计 }>6=(! — 场追迹: _}EGk4E 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 OTl\^! +D* b!5[ 2. 系统说明 @]Aul9.h cx&jnF#$
KFkKr>S: 5<<e_n.2q 3. 建模&设计结果 6cb;iA =oV8!d%] 不同真实傅里叶透镜的结果: c1'OIK C iXqc$!lTH
UsNr$MO
{ E#URTt:&> 4. 总结 |)}F}~& 基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 pj6Q0h) #%il+3J 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 _~d C>`K 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 P)XkqOGpT9 $Ud-aRlD 光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统,如非球面系统。 EtWpB g @f{yx\u/ 应用示例详细内容 gz;( ).{ \_#0Z+pX 系统参数 KM*sLC# U#gHc:$ 1. 该应用实例的内容 8 *;G\$+ aEW
Z*y wciYv, p4\%*ovQt {d.`0v9h 2. 仿真任务 /tikLJ if9I7@ 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。 HWxk>F0 "Q`{+|'=E 3. 参数:准直输入光源 1M7=*w,
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2T<QG>;)j !bFa\6]q 4. 参数:SLM透射函数 /ZlW9| nchhNU
)#l &F$ 5. 由理想系统到实际系统 {c<MB xk K 2$mz [Qa0uM#SU 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 KW+ps16~ 因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 MeW8aLr 对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 F=kD/GCB 实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 !!E_WDZ#9 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 U5jY/e_
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"ZEJL.Wy ',n;ag`c 应用示例详细内容 &STgj|t_ u`$,S&Er 仿真&结果 ZalG/PFy k[R/RhHQ, 1. VirtualLab中SLM的仿真 G'q7@d{' ?d%+85 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)。 d i`}Y& 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 RX4O1Z0 为优化计算加入一个旋转平面 >^ 0JlL`XG "tBdz V di]z #M&rmKv)g 2. 参数:双凸球面透镜 }P#%aE&- Na=9ju 6*cm 首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 3}= .7qm 由于对称形状,前后焦距一致。 Gy.<gyK9 参数是对应波长532nm。 %+|k>?&z7 透镜材料N-BK7。 )TJz'J\* 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 2/sD#vC 9Gfm?.O5
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.%+'Ts#ie PvBx<i}A 3. 结果:双凸球面透镜 Ij(S"P@ -20o%t 4%LG9hS 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/" F; 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 kV!0cLH!hH 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 K20n355uE oD4NQR
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J5)e 7 4. 参数:优化球面透镜 J0a]Wz% cR}}N F L~x3}o$-o 然后,使用一个优化后的球面透镜。 JiEcPii 通过优化曲率半径获得最小波像差。 QG?7L_I 优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 `I ,A7b 透镜材料同样为N-BK7。 >&TSz5Q Y;6<AIx> hhlQ!WV2 关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 @k<RX'~q Y'i0=w6G
R?qV FMQ o+;=C@,' 5. 结果:优化的球面透镜 D%(9ot{!e D@uw[;Xb5 T~cq= i|O 由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 @g9j+DcU 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 D;Fvd: 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 gGw6c" FRQ
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KSIH1E aO.'(kk8 6. 参数:非球面透镜 u><ax B}X
C QtJe){(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。 E"!9WF(2t5 非球面透镜材料同样为N-BK7。 BnvUPDT& 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 E}lU?U5i \hdR&f5q 关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 r/HKxXT |2CW!is Y:&1;`FBZ
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usfyY]z ]w]Swt2n 7. 结果:非球面透镜 O}NR{B0B3& aw/Y# -))>7skc 生成期望的高帽光束形状。 #jd?ocoY 不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 YH)Unql 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 j8zh^q vF;6Y(h>
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#I%< 1c%XA (6u<w#u 8. 总结 [
w 基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 nf,>l0,,' 1]A%lud4 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 `PSr64h:D 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 idGkX
? SjKIn- 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。 *`ehI_v : 6Kh:m-E9 扩展阅读 C+P}R]cT" c1wgb8 扩展阅读 [4kx59J3b 开始视频 qzE/n - 光路图介绍 Mki(,Y|1~ 该应用示例相关文件: vMzR3@4e - SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 NTXT0: - SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真 s.1(- "DU
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