[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) STe;Sr&p  
应用示例简述 71_N9ub@z  
1. 系统细节 5 *_#"  
 光源 'mF}+v^  
— 高斯激光束 I/g]9 y  
 组件 [z\*Zg  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 _wBPn6gg`  
— 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 ^d,d<Uc  
 探测器 +Q.[W`goV  
— 视觉感知的仿真 I8y\D,  
— 高帽，转换效率，信噪比 k4v[2y`  
 建模/设计 2 E^P=jU`  
— 场追迹： Yh=Zn[U  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 I,D=ixK  
_ 0-YsD  
2. 系统说明 3?:}lY<,  
~&kV  
Mtu8zm  
C}CX n X  
3. 建模&设计结果 A.n1|Q
#  
;I>`!|mT  
不同真实傅里叶透镜的结果： 7DDot_qb  
945psG@|  
JmkJ^-A 6  
9 wc=B(a|  
4. 总结 &PbH!]yd  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 \gdd
 
)jg3`I@  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 HO"(eDW6z  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 &A~1Q#4  
m35G;  
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#%r%  
rie1F,  
应用示例详细内容 rVLA"x 9u  
 u!(|y9p  
系统参数 --FvE|I  
B6BOy~B0  
1. 该应用实例的内容 {zw#My   
@_;6L  
Z=#!FZ{  
dpy,;nqzeN  
gbvBgOp  
2. 仿真任务 =&vV$UtV  
[*Lh4K  
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。 qFay]V(O|  
s;bqUY?LD  
3. 参数：准直输入光源 jk~<si  
t<4+CC2H  
{2!.3<#  
{|qz>  
4. 参数：SLM透射函数
[=Xvp z  
ST{<G  
, =#'?>Kq  
5. 由理想系统到实际系统 ;(z0r_p<q  
by-B).7  
a}6Wo
=  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 h>4\I;Ij  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 Q WOd&=:  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 V4|p
Z]  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 VP[ J#TPU  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 AtSEKpKc  
X4jtti  
g1Aq;Ah/  
5WEF^1  
)AnX[:y  
应用示例详细内容 3iDRt&y=.  
}nkX-PG9  
仿真&结果 < d?O#(  
o
ndF  
1. VirtualLab中SLM的仿真 RK|C*TCnl  

`Dj-(~x  
 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)。 7Kfh:0Ihhy  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 hS<+=3 <M  
 为优化计算加入一个旋转平面 l2xM.v
R  
}yUZ(k#  
`w2hJP  
-FwOX~s/'  
2. 参数：双凸球面透镜 `C,479~J  
='a$>JVJ5  

/aP`|&G,)  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 4~D?F
'o  
 由于对称形状，前后焦距一致。 (Ori].{C.J  
 参数是对应波长532nm。 _E3*;  
 透镜材料N-BK7。 TC'tui  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 _L9`bzZj  
b3W@{je  
c{zQX0  
.^ so
X}  
NeQ/#[~g  
G;MmD?VJ g  
3. 结果：双凸球面透镜 ]JbGP{UiN  
.#@*)1A#t  
|.X?IJ`  
 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。 Pr9$(6MX  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 XB zcbS+  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 :A>c
f}  
4Z,MqG>  
nKT\/}d  
k68\ _NUL  
}/Pz1,/  
4. 参数：优化球面透镜 UO>ADRs}  
^ 14U]<  
h#a,<B|  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 :>]=YE  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 GG-7YJ  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 %N04k8z  
 透镜材料同样为N-BK7。 W
L:CBE#  
> X<pzD3u  
E)7vuWOO  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 1TJ2HO=Y  
l~.ae,|7  
CNwIM6
t  
"8>T  
5. 结果：优化的球面透镜 }KcvNK (  
yHsmX2s  
},lHa!<^  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 cia'h_w  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 Q/xT>cUd  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 @@M 2s(  
hCS|(8g  
9!&fak_  
ux:czZqy  
6. 参数：非球面透镜 wylbs@  
kZ~0
fw-  
d0vn/k2I  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 z|E/pm$^  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 t"4RGO)jh  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 AwN7/M~'  
K Rs e  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Q]?r&%Y  
r)E9]"TAB  
ra2sYH1wr  
,rc?,J1l  
Z]OXitt7  
7. 结果：非球面透镜 B >2"O  
:p%G+q2  
 3c#oK  
 生成期望的高帽光束形状。 iZm# "}VG  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 P@lDhzd  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 J)tk<&X  
iYJ:P  
S5'ZKk  
nE;^xMOK!  
Av6=q=D  
8. 总结 8$9Q=M  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 !D#wSeJ  
5yBaxw`  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ~xfoZi
IA}  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 RI.6.f1dy  
+c'b=n9
j  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 mXAGa8##j  
nz_=]PHO&  
扩展阅读 {P/ sxh:e  
Q5%$
P\  
扩展阅读 v_=xN^R  
 开始视频 ~hiJOaCzM  
-     光路图介绍 wMc/Og  
 该应用示例相关文件： n/]w!  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 wwmHr!b:6  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 DpA"5RV