[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)
R1w5,Zt  
应用示例简述 XQfmD;U  
1. 系统细节 M3|G^q:l  
 光源 s/C'f4  
— 高斯激光束 gJrWewEe  
 组件 3/ }  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 Kr|.I2?"  
— 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 p nI=
 
 探测器 1^= QIX  
— 视觉感知的仿真 K5XW&|tY!  
— 高帽，转换效率，信噪比 =Tl_~OR  
 建模/设计 ybJwFZ80  
— 场追迹： 'x"(OdM:[  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 fG$LqzyqlK  
^i!6z2/  
2. 系统说明 u-4@[*^T$  
m9i/rK_  
y5+%8#3  
xz5A[)N  
3. 建模&设计结果 oo7}Hg>  
:|niFK4  
不同真实傅里叶透镜的结果： ^w
.]1x  
vPz7*w  
|}UkVLc_^  
,R<9yEWm  
4. 总结 h"0)spF"d  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 hEsiAbTyF  
<.gDg?'3  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 "2sk1  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Q1?*+]  
Px \cT  
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。 (?JdiY/  
|b.xG_-s1  
应用示例详细内容 .#|?-5q/iN  
ZcyGLg0I  
系统参数 \y=oZk4  
\I523$a  
1. 该应用实例的内容 9CeR^/i  
9_O4yTL  
V8TdtGB.|h  
NE8W--Cg|  
Ihf :k_;  
2. 仿真任务 1d]F$>  
!@8i(!xb  
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。 :Z6j5V;s  
VLkAsM5}%  
3. 参数：准直输入光源 ZCPUNtOl  
Cg]),S  
!.$L=>:V  

M%!;5  
4. 参数：SLM透射函数 'OziP  
}>u `8'2v  
@&O4a2+  
5. 由理想系统到实际系统  xV5UaD<  
d>8"-$  
}A24;'}  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 {.{Wl,|7  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 CYW@Km{e  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 VoZ{I{>|  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 @3O)#r}\  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 TI< x;p  
#[lhem]IC  
&o;0%QgF  
!ou#g5Q@z  
_2hLc\#  
应用示例详细内容 CG=c@-"n/  
ls]N&!/hq  
仿真&结果 3$k#bC  
+)jll#}?  
1. VirtualLab中SLM的仿真 cZ?QI6|[  
EaO@I.[  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 X&qx4DL  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 1I9v`eT4  
 为优化计算加入一个旋转平面 ]zSFX =~(S  
XTJD>  
e}e8WR=B  
x 6`!  
2. 参数：双凸球面透镜 *n? 1C"l  
yS\&2"o  
XZM3zlg*  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 YzI;
)  
 由于对称形状，前后焦距一致。 `R[ZY!=+  
 参数是对应波长532nm。 U4pIRa)S  
 透镜材料N-BK7。 .z`70ot?  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 e /JQ #A  
;[sW\Ou  
/8h=6"  
ssi7)0  
LSJ?;Zg(=z  
6@J=n@J$p  
3. 结果：双凸球面透镜 ?0VR2Yb${b  
LmF,en5  
#dA$k+3  
 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。 vjGQ!xF  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 )#}>,,S  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 %X{EupiFA  
' [ 4;QYw  
A IP~A]T  
'jtC#:ePK  
smQ^(S^  
4. 参数：优化球面透镜 Nz,yd%ua  
pIJXP$v3  
`C+<!)2  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 \2i7\U  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 Z',!LK!  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 0CrsZtX  
 透镜材料同样为N-BK7。 $1an#~  
/~[Lr   
TC\+>LXiZ  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Z4j6z>qE  
t;&XIG~  
SiratkP9n7  
yw3"jdcl  
5. 结果：优化的球面透镜 g{65QP  
,fVD`RR(W?  
}rTH<!j  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 e3?=
1ZB  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 ETe4I`d{  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 k9^Hmhjw  
+&Ld`d!n  
A=Wg0eYy\  
}SN( ^3N  
6. 参数：非球面透镜 XIeLu"TSL  
>ZgzE  
*T|B'80  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 K7+yU3  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 +K57. n{  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 K}VCFV  
xt{'Be&Ya+  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Ccf/hA#mb  
tli.g  
bLgH3[{  
wbO6Ag@))  
aV3:{oL  
7. 结果：非球面透镜 J3K=z  
hvd}l8  
S&op|Z)1  
 生成期望的高帽光束形状。 l\HdB"nT  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 _"DS?`z6  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 I5$P9UE+^9  
OZ,kz2SF#  
DX>a0-Xj  
7io["zW  
--$o$EP`  
8. 总结 GP|=4T}Bf  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 `&$8/_`  
jcH@*c=%e  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 JE?p'77C  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 $Gn.G_"v  
pMc6p0  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 =P-&dN  
INZVe(z  
扩展阅读 ,g`%+s7u  
T5BZD +Ta  
扩展阅读 S)rZE*~2  
 开始视频 =BsV`p7rU  
-     光路图介绍 CI|lJ  
 该应用示例相关文件： +8=$-E=  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 "(koR Q  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 ^?69|,