[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) z'L0YqXG/  
应用示例简述 .UK0bxoa  
1. 系统细节 g/GI'8EMj  
 光源 =*UK!y?n  
— 高斯激光束 |<W$rzM  
 组件 $QJ3~mG2  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 @-@Coy 4Tt  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 -P]O t>%S  
 探测器 ~
j!n`#.\  
— 视觉感知的仿真 tP'v;$)9F  
— 高帽，转换效率，信噪比 |rx5O5p  
 建模/设计 J=A)]YE  
— 场追迹： !HTOE@  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 h,LSqjf"  
gM96RY  
2. 系统说明 t=%zY~P  
jcCAXk055  
k1
Y\g'1  
P1F-Wy1  
3. 建模&设计结果 GQ(Y#HSq  
A7 RI&g v5  
不同真实傅里叶透镜的结果： %. 1/#{  
H/a gt  
P(T-2Ux6  
>}SEU-7&\  
4. 总结 '54\!yQ<{  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ()lgd7|+  
^G4YvS(  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 /&gg].&2?  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 yP58H{hQM8  
cAR `{%b  
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。 }Rh\JDiQ  
,_V V;P  
应用示例详细内容 @eYpARF  
a`wjZ"}'[  
系统参数 %A z
y#m  
D||0c"E  
1. 该应用实例的内容 0i~U(qoI  
6Zi{gx  
Jm_)}dj3o  
y 4i3m(S  
KjGu !B
 
2. 仿真任务 ebA:Sq:w  
}geb959  
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。 yY VR]HH  
VMah3T!  
3. 参数：准直输入光源 )^:H{1'  
5]O{tSj  
g*$2qKm  
jE0oLEg&  
4. 参数：SLM透射函数 7xnj\9$m  
5=o^/Vkc  
M5#wz0  
5. 由理想系统到实际系统 9evr!=":  
~kW?]/$h  
v,")XPY  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 k9k39`t  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 )n&h
O_c/  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 uw mN!!TS  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 VR
(R.  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 Q}#Je.;  
=Jm[1Mgt  
t:10  
sq$v6x sl  
;21D^e  
应用示例详细内容 g Wtc3  
3d}v?q78  
仿真&结果 $zP5Hzx  
MblRdj6  
1. VirtualLab中SLM的仿真 #eW T-m  
kj6:P$tH  
 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)。 U9oUY> 9  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ImN'o4vo  
 为优化计算加入一个旋转平面 Tpl]\L1v-  
=W
TSaC  
z+MH co"  
K<P d.:  
2. 参数：双凸球面透镜 fJS:46  
8c5YX  
s%:fZ7y  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 T;6MUmyC  
 由于对称形状，前后焦距一致。  l<6GZ  
 参数是对应波长532nm。 V'vWz`#  
 透镜材料N-BK7。 XPdmz!,b  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 U3_${  
b,'O|s]"Sc  
 [ <X%
 
W,4
!"*+  
SwOW%
o  
JL6$7h  
3. 结果：双凸球面透镜 NzgG77>  
S=4o@3%$  
Y-ao yoNS  
 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。 <- \|>r Q  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 6?a`'&  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 hl1IG !  
{s8c@-'  
a{`hAI${  
w<(ubR %$  
O},}-%G  
4. 参数：优化球面透镜 G4(R/<J,BQ  
`*s:[k5k  
:+\0.\K0!  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 AR[m+E  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 _,drOF|e  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 \V-N~_-H  
 透镜材料同样为N-BK7。 WE\TUENac(  
`;85Mo:qJ  
3"x_Y  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 CXq[VYM&X  
oxxuw Dcl  
R,3cJ Y_%  
L$5,RUy  
5. 结果：优化的球面透镜
pwFdfp  
6ld4'oM  
phy}Hk/  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 mi=mwN%UB  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 _w
KwiJs  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 2 5 \S>  
~$y"Ldrp  
F{x+1hct0  
8

W  
6. 参数：非球面透镜 Ksx-Y"  
5_(\Cd<#  
AX`Tku  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 cKVFykwM  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 L"b&O<No  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 *^-AOSVt,  
VlV X  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 }#^Cj;  
$9G& wH>{  
KZ5%q.  
'C5id7O&  
ZVXPp-M  
7. 结果：非球面透镜 d2
7q,2f!  
<H^jbK  
v6 5C j2ec  
 生成期望的高帽光束形状。 s,Gl{  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 A
Myg>n!  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 *q6XK_  
-m^-p  
_}5vO$kdO  
xUn"XkhP  
H@(O{ 9Yl;  
8. 总结 QATRrIj{e  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 > 'R{,1# U  
x'L=p01  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 naR<  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 #&.Znk:@.f  
K+~?yOQj  
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。 :A8r{`R'N  
JRB6T_U  
扩展阅读 Y#@D% a8  
 Gsh9D  
扩展阅读 oL]uY5eZoe  
 开始视频 :of([e|u6  
-     光路图介绍 =K:[26  
 该应用示例相关文件： q|ce7HnK  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 +mrLMbBiD  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 l9\W=-'