[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) J
k(b=j  
应用示例简述 "qwRcuHY  
1. 系统细节 JRl8S   
 光源 dqG+hh^  
— 高斯激光束 hgsE"H<V  
 组件 }*?e w  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 d5bj$oH  
— 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 hBN!!a|l  
 探测器 )Oa"B;\j  
— 视觉感知的仿真 Wp>W?'`  
— 高帽，转换效率，信噪比 drN^-e  
 建模/设计 F,4Q  
— 场追迹： NO6.qWl  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ~;U!?  
mp@JsCU  
2. 系统说明 {!E<hQ2<$9  
yqCy`TK8  
uOZ+9x(  
W.H_G.C%  
3. 建模&设计结果 ts)0+x  
t6js@Ih  
不同真实傅里叶透镜的结果： GDOaZi  
"
jAV7lP  
+IJpqFH  
%s<7|,  
4. 总结 zW+Y{^hf  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。
U:8^>_  
zwAuF%U  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 0Z9jlwcQ  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 pz-`Tp w  
v*#Z{)r  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 12cfqIo9  
`&
0?e-  
应用示例详细内容 ,riwxl5*E/  
h2,AcM  
系统参数 |a'Q^aT  
,Hp9Gkm8I/  
1. 该应用实例的内容 m,=$a\UC  
Cr(pN[,  
R?X9U.AcW  
V+D"_  
4(Y5n?/  
2. 仿真任务 H&%=>hyX  
_+^3<MT  
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。 n>iPAD  
i
|=}zR  
3. 参数：准直输入光源 ~|!q>z  
F3wRHq  

c~c3;  
vtr:{   
4. 参数：SLM透射函数 f1\x>W4z~\  
SHwl^qVk[  
'^P Ud`  
5. 由理想系统到实际系统 0<i~XN0g  
P,wFib^1  
Ke,-8e#Q  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 "~FXmKcX  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 oWJ}]ip  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 w7%N=hL1
 
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 Y!Z@1V`  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 8vUP{f6{  
Vy(lyD<6  
dQizM^j  
f \4Qp  
40@KL$B=  
应用示例详细内容 E}a3.6)p  
$_)f|\s  
仿真&结果 .h*
&$c/l  
I>P</TE7  
1. VirtualLab中SLM的仿真 e3[Q
M  
6tnA
E':  
 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)。 8
zpK;+  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 "@ox=  
 为优化计算加入一个旋转平面  sRoZvp5  
T!;<Fy"p  
~I'Z=Wo  
{0QA+[Yd&!  
2. 参数：双凸球面透镜 ,e>ugI_;*  
c%B=TAs5c  
"4r
5n8  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ~ 4&_$e!  
 由于对称形状，前后焦距一致。 heh!cDK  
 参数是对应波长532nm。 VD=$:

F]  
 透镜材料N-BK7。 bH,Jddc  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 tB1Qr**  
Th!S?{v  
~" $9auQtC  
-''vxt?7H&  
,2?C^gxt  
'
ugG^2Y  
3. 结果：双凸球面透镜 ow`\7
qr  
^Jkj/n'  
9xu&n%L=  
 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。 50'6l X(v,  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 5hD
E&hp  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 1hMk\ -3S  
r@n%  
rP3)TeG6  
e`_3= kI  
c=Z#7?k=Uz  
4. 参数：优化球面透镜 1}'Jbj"/  
ev+NKUi=  
Wh4lz~D\@  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 fc\hQXYv  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 Bq2}nDP  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 dm.3.xXq  
 透镜材料同样为N-BK7。 :Mt/6}
 
|]B]0J#_  
=]Ek12.  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 d&U;rMEv  
m<076O4|`  
f,?7,?x  
j
EI!t^#  
5. 结果：优化的球面透镜 lL83LhE}<  
^\wosB3E  
yBr{nFOgdY  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 GvVuFS>y  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 h2tzv~  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 |0Zj/1<$  
 $hN!DHz  
_e-a>y  
o= 8yp2vG  
6. 参数：非球面透镜 4 A  
Ao]F
_hZ  
,$G89jSM  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 O0Z'vbFG  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 'i@Y #F%D  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 g1}RA@9  
* dNMnZ@Y  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Sa@Xh,y Z  
{fS/ZG"5<t  
>&$V"*]  
{uhw ^)v  
8.A; I<  
7. 结果：非球面透镜 ~7Jc;y&  
MZ+"Arzb  
nH_A`m3%/  
 生成期望的高帽光束形状。 #G\)ZheG  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 gReaFnm  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 iE&`Fhf?  
Bzg
DhDj  
2Hq!YsJ4]  
9^}GUJy?  
#6YNgJNk  
8. 总结 0_Y;r{3m"  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 z24-hC  
&XZ>}^lD^  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 EoY570PN  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 HAU8H'h  
fNlUc  
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。 FB</~ g  
k r/[|.bq  
扩展阅读 F4:ssy^  
N,;Bl&EU  
扩展阅读 w)}[)}T!  
 开始视频 4+uAd"  
-     光路图介绍 g;*~
xo  
 该应用示例相关文件： c5]1aFKz  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 f"PApV9[  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 pQqZ4L6v