[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) Yl"CIgt  
应用示例简述 c$BH`" <*  
1. 系统细节 Dr=$}Y  
 光源 wpi$-i`  
— 高斯激光束 +_bxza(ma{  
 组件 x^pt^KR;  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ;~d$OM  
— 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 @H~oOf  
 探测器 :i0;jWcb  
— 视觉感知的仿真 EEK!'[<,sE  
— 高帽，转换效率，信噪比 ^q&|7Ou-  
 建模/设计 -U A &Zt  
— 场追迹： L$sENOm  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 dtfOFag4_  
I^u~r.  
2. 系统说明 l`A&LQ[  
+S-60EN*A  
!]D`|HoW  
In1n.oRFn^  
3. 建模&设计结果 6oZHSjC*  
mv~?1aIKD  
不同真实傅里叶透镜的结果： ONDO xXs  
UpE+WzY  
q+p}U}L= k  
+r;t]  
4. 总结 C8T0=o/-`  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 yZgWFf.X  
']I!1>v$[  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 [{GN#W|AGP  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 JsuI&v  
Tbv w?3  
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。 chKEGosbF  
#>,E"-]f  
应用示例详细内容 AJ
&j|/  
f8N*[by  
系统参数 (U# Oj"  
?nbu`K6T  
1. 该应用实例的内容 5G(dvM-n  
)1Y?S;  
h!|Uj  
;fW~Gb?"  
{7]maOg>7J  
2. 仿真任务 ;s3\Z^h4kd  
hwL`9.w  
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。 |W=-/~X  
\O;/wf0Hg  
3. 参数：准直输入光源 `sso Wn4  
/d:hW4}<}.  
c(2?
./\|  
#Ktk["6  
4. 参数：SLM透射函数 }+pwSjsno  
5XB]p|YU~s  
>JsVIfAF
 
5. 由理想系统到实际系统 MusUgBQy  
A/UOcl+N  
7qUg~GJX  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 9s[   
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。  +PADy8  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 <Lxp t  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 6m(? (6+;K  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 G6W|l2P!  
An0N'yo"Z  
4u%AZ<-C}m  
4 ?PB Fbd  
:):vB  
应用示例详细内容 ;]m;p,$  
(?^F }]  
仿真&结果 !9KDdU  
z\ONwMl  
1. VirtualLab中SLM的仿真 \a
M-m:J  
!z4I-a  
 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)。 >bQOpGy}l  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 9@q!~ur  
 为优化计算加入一个旋转平面 7.ein:M|CB  
j$/#2%OVN  
6fI2y4yEz  
-.MJ3  
2. 参数：双凸球面透镜 LAlX|b  
Et(H6O8  
^AJ 2Y_}v  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 &g23tT#P?  
 由于对称形状，前后焦距一致。 *C+[I  
 参数是对应波长532nm。 6|f8DX%3V  
 透镜材料N-BK7。 KA{QGaZ/  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 p!=8Pq.  
-=8f*K[W  
8J$1N*J|  
Te?PYV-  
F02TM#Zi  
>#;;g2UV  
3. 结果：双凸球面透镜 N}7b^0k  
C(B"@   
VBDb K|  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 C6a
-  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 *!BQ1] G  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 =FIZh}JD  
+$(y2F7|u-  
kJOZ;X=9/  
!A% vR\  
1D8S}=5&  
4. 参数：优化球面透镜 |IzL4>m:;  
~p n$'1Q  
0]' 2i  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 JLoE)\Mi  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 Nb_Glf  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 MMET^SO  
 透镜材料同样为N-BK7。 AI{0;0  
2~g-k3  
:R:@V#Y  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 is^R8a  
l$c/!V[3  
hslT49m>  
t5K#nRd Z:  
5. 结果：优化的球面透镜 +`Nu0y!rj  
Z"w}`&TC$^  
(,+#H]L  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 |P|2E~[r  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 t!J>853  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 Sw-2vnSdM  
dJ])`S  
aCQ[Uc<B:  
[kr-gV  
6. 参数：非球面透镜 @zi0:3`#0\  
W wj+\  
=X[?
d/[  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 =B;qy7?  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 :KG=3un]  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 $J)`Ru6.  
udr|6EjD.  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 *,O3@,+>H  
&{a#8sbf#c  
iS.gN&\z^  
ZK'WKC  
`VGw5o  
7. 结果：非球面透镜  Q$`uZ  
#sjGju"#_  
d*k5h<jM
 
 生成期望的高帽光束形状。 Tw`dLK?  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 1?8M31  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 lAC"7 Z?F  
.T(vGiU  
-p7 HQ/  
?^7X2 u$nm  
N z=P1&G'  
8. 总结 46\!W(O~y  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 +C
SR!  
Tl-%;X<X  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 @t$yg$Q?[  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 zYdieE\-  
!e |Bi{  
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。 ,g"JgX  
V7gL*,3>=  
扩展阅读 awQGu,<N  
})(robBkA  
扩展阅读 7)RvBc
M  
 开始视频 b~)
2
`l  
-     光路图介绍 c`lL&*]  
 该应用示例相关文件： s)-bOZi  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 4JO16  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 7o!t/WEEq