[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) GWip-wI  
应用示例简述 Nda *L|  
1. 系统细节 r]36zX v  
 光源 E-g_".agO  
— 高斯激光束 Thit  
 组件 jo@J}`\Zt  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 N ZSSg2TX#  
— 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 du^J2m{f  
 探测器 uu687|P
m  
— 视觉感知的仿真 45>?o  
— 高帽，转换效率，信噪比 <2qr}K{'A  
 建模/设计 L*JjG
sTH  
— 场追迹： lHX72s|V  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 kMd.h[X~  
H7:] ]j1  
2. 系统说明 N87B8rDl  
B^9j@3Ux  
h.t-`k7  
3m)y|$R  
3. 建模&设计结果 -3Vx76Y  
|
$b}L7_  
不同真实傅里叶透镜的结果： ~e@z;]CiY  
V "h +L7T  
J/*`7Pd  
c0u^zH<  
4. 总结 ~/P[J  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 | %Vh`HT  
LFtt gY  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 w`zTR0`  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 D}X\Ca"h  
Dm<A ^
u8  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 sLAQE64\"  
'q:`? nJ^  
应用示例详细内容 y h9*z3  
?(i{y~  
系统参数 LSr]S79N1  
Jze:[MYS  
1. 该应用实例的内容 mL: sJf  
B0]~el  
s!
7y  
~IN>3\j  
G<v&4/\p`M  
2. 仿真任务 WI-1)1t  
9zy!Fq  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 r<^HmpUJ  
;;N9>M?b  
3. 参数：准直输入光源 NHZz _a=  
^$hH1H+V  
|8tilOqI  
H~1jY4E  
4. 参数：SLM透射函数 @2 fg~2M1  
f=K]XTw~  
5]Y?m'  
5. 由理想系统到实际系统 ^3L0w
}#  
v,>Dbxn  
I4i>+:_J  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 j+ 0I-p  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 A{D];pE`  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 &FN.:_E  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。
j HJ`,#  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 Qn)a/w-  
'AS|ZRr/  
<B6H. P =  
Qjv}$`M  
ZX./P0  
应用示例详细内容 338k?nHxv  
e h?zNu2=  
仿真&结果 zue~ce73J  
%aVq+kC h  
1. VirtualLab中SLM的仿真 -4{<=y?"a  
CdjI`  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 5uj?#)N  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 H]Z$OpI  
 为优化计算加入一个旋转平面 4)urU7[ &)  
8>in_h9  
K^<BW
(s  
]K,Tnyp  
2. 参数：双凸球面透镜 #fn)k1  
?QdWrE_  
p]2128kqx  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 R|87%&6']
 
 由于对称形状，前后焦距一致。 *d4eK+U$5  
 参数是对应波长532nm。 LIF7/$,0  
 透镜材料N-BK7。 :emiQ  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 h^(*Tv-!  
ud@%5d  
Gm^U;u}=f  
N)\. [v  
}Sh?S]]`  
N]=q|D  
3. 结果：双凸球面透镜 y(yHt=r  
84zSK)=Y  
XW)lDiJl  
 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。 O23k:=Av  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 YHygo#4=8  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 4*cEag   
a![{M<Y~  
h_,i&d@(  
wc^tgE  
'/p/8V.O.  
4. 参数：优化球面透镜 ~H<6gN<j(.  
oDAXiY$u  
FxWSV|Z  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 3<f}nfB%r?  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 2*l/3VW  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 6Vnsi%{  
 透镜材料同样为N-BK7。 fW1CFRHH  
3J|F?M"N7  
Q6!zZ))~  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 i^Y+?Sx  
RmeD$>7  
yfjWbW  
!6O(-S
2A  
5. 结果：优化的球面透镜 j[G  
17"uf.G  
2,b(,3{`4:  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 Zbt.t]N  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 E`usknf>l  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 pG^  
rCbDu&k]  
qUW! G&R  
}9#r0Vja  
6. 参数：非球面透镜 !v_|zoCEj  
oC: {aK6\  
g-</ua(j  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 IT7
wT+  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 U!?_W=?  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 iDz++VN
V  
%XoiVl
T@:  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 { VfXsI  
rIu$pZO  
GxI!{oi2  
y@:h4u"3  
#64-~NVL_  
7. 结果：非球面透镜 lH x^D;m6  
):68%,  
Q4!_>YZ  
 生成期望的高帽光束形状。 n&;85IF1  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 0$)>D==  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 Ky!Y"  
i$:*Pb3mV  
c"n\cNP<  
^Y>F|;M#  
L~rBAIdD  
8. 总结 p;59?  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 m '|bGV  
t?x<g<PJ4  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ^T;*M_  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 iohop(LZ  
fF$<7O)+]  
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。 0w\
zLU  
U9:zVy  
扩展阅读 g1/[eoZzk  
`iAF3:  
扩展阅读 6xe*E[#k\  
 开始视频 u~
M q*  
-     光路图介绍 Ustv{:7v  
 该应用示例相关文件： ,.83m%i  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 X<`  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 Pmr5S4Ka