[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) <FcP
xZ  
应用示例简述 c:h.J4mv  
1. 系统细节 "W_jdE6v  
 光源 &J6o$i  
— 高斯激光束
5O;a/q8"  
 组件 !_XU^A>  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 F9u:8;\@`  
— 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 u/!mN2{Rd  
 探测器 4,w{rmj  
— 视觉感知的仿真 e\d5SKY  
— 高帽，转换效率，信噪比 XvA0nEi  
 建模/设计 JGSk4  
— 场追迹： yv!''F:9F  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 :"<B@Z  
A1k&` |k  
2. 系统说明 8zCGMhd  
Zv1Bju*y  
s_GK;;  
 z~}StCH(  
3. 建模&设计结果 |z(Ws  
aCUV[CPw  
不同真实傅里叶透镜的结果： qOcG|UgF  
OU)p)Y_z  
8H3!; ]  
g6@NPQ  
4. 总结 7G>0,'XC  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 uwH
)/BW)[  
So)KI_M  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 +%Bf y4F6  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 +9Hk+.
 
[KimY  
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。 I(?|Ox9"?  
U7*VIRibv+  
应用示例详细内容 '.h/Y/oz  
5QL9w3L  
系统参数 XftJ=  *  
CJ}@R.
Zy  
1. 该应用实例的内容 "f&i 251  
d,oOn.n&  
{o
5K?Pb  
tRUsZl  
St7D.|  
2. 仿真任务 k9_VhR|!  
(!>g8=`"  
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。 eX l%Qs#Y  
f<> YYeY  
3. 参数：准直输入光源 #hE3~+i  
QzFv;  
-YRL>
]1  
3U9+l0mBa  
4. 参数：SLM透射函数 kXZV%mnT7  
>uPde5"ZF-  
L"[wa.<  
5. 由理想系统到实际系统 S)'q:`tZo  
#o"HD6e  
Z;~E+dXC  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 #`vGg9  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ~g4rGz  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 oVEr{K)  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 %\{?(baOA  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 L$u&~"z-  
kkE)zF   
2$i 0yPv  
eVCkPv*  
:7DVc&0  
应用示例详细内容 h$ETH1Ue  
PM@s}(  
仿真&结果 _@~kYz  
#g`cih=QL  
1. VirtualLab中SLM的仿真 ]g-qWSKU  
w7t"&=pF7  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 6m{$rBR  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 z7Rcnr;  
 为优化计算加入一个旋转平面 u.L8tR:(  
9y|&T  
#L4Kwy  
NX{-D}1X=  
2. 参数：双凸球面透镜 tCCi|*P G  
+SA<0l  
2wuW5H8w{  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 u FYQ^  
 由于对称形状，前后焦距一致。 /qhm9~4e3  
 参数是对应波长532nm。 "MS`d+rf\  
 透镜材料N-BK7。 4\'81"ei  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 U`nS` p  
E=_B@VJknW  
v"(
'_!  
d>"$^${  
~lalc ^  
l[\,*
C  
3. 结果：双凸球面透镜 @~U6=(+  
>A(?Pn{|a  
6!Ji>h.Ak  
 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。 >RqT7n8h  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 2hA66ar{$  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 fJ"~XTN}T  
NF\^'W@N  
H"RF[bX(  
xEZVsz  
b;;Kxi:7$}  
4. 参数：优化球面透镜 k-DB~-L  
{6y.%ysU  
yJ`1},^  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 RdVis|7o  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 dj&m  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 N9h@1'>  
 透镜材料同样为N-BK7。 bvu<IXX=2  
b= ec?n #7  
)E~\H+FP6  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 : )"jh`  
V45Udwp^  
. N} }cJq  
M^Ay,jK!  
5. 结果：优化的球面透镜 Ho8.
-QSG  
AXv;r<  
3k[<4-  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 "KE38`NL  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 )I-?zyL  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 1;~1U9V  
. .je<  
u{nWjqrM*5  
XoQk'7"f  
6. 参数：非球面透镜 Vh9s.=*P@  
/?-p^6U  
hRZS6" #  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 kt0{-\ p  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 o-<_X&"a|5  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 M"l rwun^  
R^kv!x;h  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 >rS<!e%  
0uJzff!|  
(?3\.tQ}}  
;)pV[3[  
}'0Xz9/ l  
7. 结果：非球面透镜 ~Q9)Q  
XoiYtx53  
R9-JjG2v  
 生成期望的高帽光束形状。 N\e@$1  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 2bxMIr  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 3udIe$.Q  
Ty:Ir  
^(JbJ@m/  
y-q?pqt  
SFgIY]  
8. 总结 W
3/Stt$D  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 v oS"
X  
~teW1lMu(  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Vg~ kpgB
 
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 mXM>6>;y  
,fJ(.KI0  
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。 J9c3d~YW  
+Qvgpx>  
扩展阅读 mKn357:  
9v,8OK)  
扩展阅读 ftuQ"Ds  
 开始视频 +F&]BZ  
-     光路图介绍 sq|@9GS0T  
 该应用示例相关文件： |(v=1#
i  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ?q}wl\"8  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 0F'UFn>{