[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]

空间光调制器(SLM.0003 v1.0) t~M0_TnXlP  
应用示例简述 H8V@KB  
1. 系统细节 Nin7AOO  
 光源 f,'^"Me$c  
— 高斯激光束 se*!OiOt  
 组件 T;sF@?  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 khVfc  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 )QW p[bV  
 探测器 CPci 'SO  
— 视觉感知的仿真 guk{3<d:Jy  
— 高帽，转换效率，信噪比 ;( [^+_/  
 建模/设计 ,pIaYU{D  
— 场追迹： e/R$Sfj
]  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 /3j3'~0  
*]*0
uo  
2. 系统说明 )St`}qu;  
->)0jZax  
K;*B$2Z#k  
`]4tJJy$  
3. 建模&设计结果 Y*
0j/91  
"
L+NN|
 
不同真实傅里叶透镜的结果： JnPwqIF1  
IVso/!   
@*=eqO  
,SH^L|I  
4. 总结 {r
?+PQQ#  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 R c  
$_O;yz  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 KZ 4G"  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 o#hFK'&~  
jqQGn"!  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 PQXCT|iJ  
+6s6QeNS8  
应用示例详细内容 %mRnJgV5k  
7_`_iymR  
系统参数 C:p`  
]SUW"5L-  
1. 该应用实例的内容 s&M#]8x;x  
juB/?'$~  
y*T@_on5  
AQD`cG  

%afz{a5  
2. 仿真任务 LF ;gdF%@  
[<.dOe7|  
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。 FDTC?Ii O  
jH[{V[<#X  
3. 参数：准直输入光源 }*c[}VLN  
;aDYw [  
KouIzWf.  
zcOG[-  
4. 参数：SLM透射函数 &W%fsy<  
&IP`j~b  
#YK=e&da  
5. 由理想系统到实际系统 h3V; J  
}[: i!t.m  
D<lVWP  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 o$Z]qhq  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 +T HBPEq  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 C,$7fW{?  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 6 -IThC  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 %";ap8J04F  
e?<$H\  
qU^`fIa  
r TK)jxklX  
smPZ%P}P+c  
应用示例详细内容 NW~`oc)NS  
1 }
_"2  
仿真&结果 -;o0)DwZ  
R]NCD*~  
1. VirtualLab中SLM的仿真 B:fulgh2ni  
~Hvf"b
vK|  
 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)。 9G)fJr  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 QLb!e"C  
 为优化计算加入一个旋转平面 5 ~YaXh^  
G!U `8R  
><{Lh@{  
v K!vA-7  
2. 参数：双凸球面透镜 }VqCyJu&{  
vY]7oX+  
E2Ec
`o  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 }T"&4Rvs2R  
 由于对称形状，前后焦距一致。 0>yuBgh  
 参数是对应波长532nm。 i.''\  
 透镜材料N-BK7。 ms#|Yl1/|  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 n
8o(>?Kw  
^"+Vx9H"{  
"T.Qb/97@  
W"H(HA  
|t_SN,)dd  
!DXK\,;>  
3. 结果：双凸球面透镜 *C,1x5  
ADB,gap  
Ha~}NO  
 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。 )b-KF}]d  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 oEsqLh9a|  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 K*N8Vpz(  
BoofJm  
/;`-[  
 5c1{[  
`A$zLqz)Vm  
4. 参数：优化球面透镜 +,J!xy+~,  
d8VFa'|  
u=ZZ;%Rvd  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 EB8<!c ?  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 #./8inbG  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ]?s^{  
 透镜材料同样为N-BK7。 TchByN6oN<  
,ZvlKN  
Zi.
w+V  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 GoPK. E$  
0f"la=6  
=]P|!$!}0  
Fr1OzS^&(  
5. 结果：优化的球面透镜 dwVo"_Yr  
"*N]Y^6/A  
43N=OFU  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 nOK1Wc%/'  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 >H,PST  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 jNW/Biy4u  
Cd7l+~*Y  
j4E`O%@^  
o.])5i_HV  
6. 参数：非球面透镜 % r0AhWv  
5/i]Jni  
j\2q2_f  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 }c'T]h\S  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 /086qB|  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 9tIE+RD  
n@9R|biO  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 YH{FTVOt{C  
J;Eg"8x]  
TFtD>q X  
TTz_w-68  
U9h@1:  
7. 结果：非球面透镜 "PC9[i  
JvM:xy9  
k Hh0&~(  
 生成期望的高帽光束形状。 [\.@,Y0j  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 {\ J%i|u  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 e%KCcU  
+EM^  
dA$qzQ  
'E%+ O  
7DIFJJE'  
8. 总结 =
VF%Z[Gm  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 =xM:8 hm  
9/6=[)  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 _hi8mo  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 >\Ml\CyL  
[u7i)fn5?  
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。 &U yQ<O>  
VHx:3G  
扩展阅读 Og(|bs!6  
w~WW2w  
扩展阅读 ]gDX~]f[  
 开始视频 P#qQde/y  
-     光路图介绍 YFs!,fw'  
 该应用示例相关文件： B-[qS;PY%  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 cGS7s 8U  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 i>z {QE