[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) GGM5m|4  
应用示例简述 b"3uD`  
1. 系统细节 tvCcyD%w  
 光源 f}blB?e  
— 高斯激光束 t%HI1eO7h  
 组件 NfqJ=9  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 |?yE^$a  
— 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 B,MQ.|s[  
 探测器 v^\JWPR/  
— 视觉感知的仿真 )r#,ML  
— 高帽，转换效率，信噪比 W1`Dx(g  
 建模/设计 4v>o%  
— 场追迹： jm+blB^%K  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 T+(M8qb  
G g(NGT  
2. 系统说明 ?
-S8yqe  
$':
JI#  
;Rs.rl>;t/  
[]=_<]{   
3. 建模&设计结果 bl`D+/V   
Qxky^:B  
不同真实傅里叶透镜的结果： !YY6o V  
zF?31\GOX  
'9"%@AFxZ  
y]7%$* <  
4. 总结 (HPz  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 fw:7U%MGv  
HS(U4  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 J ZA*{n2  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 'H!V54 \j  
a^(2q{*  
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。 ,!r@9T  
{hM"TO7\  
应用示例详细内容 f&f`J/(  
JBvk)
ogM  
系统参数 C/bxfp{?  
*^uGvJXF  
1. 该应用实例的内容 CX]RtV!  
ma1(EJ/  
<o~t$TH  
5`{=`  
*q}FV2  
2. 仿真任务 We\K
DU\n  
\zBd<H4S:  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 KM5jl9Vv  
28ja-1dB  
3. 参数：准直输入光源 7:z>+AM[r  
/q T E  
xm^N8  
A0S8Dh$  
4. 参数：SLM透射函数 Z>X9J(=  
_a fciyso  
Nd
o}Tk!  
5. 由理想系统到实际系统 eU`
;L[  
gAj0ukX5  
.#"1bRWpZ  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 -!@H["  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 @51z-T  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 dr.**fGYde  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 bAN10U  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 GI}4,!^N  
*U:VM'a  
L^6"'#  
eR7qE) h  
?Y%}(3y  
应用示例详细内容 %B[YtWqm`/  
3(MoXA*  
仿真&结果 @8QFP3\1  
d:A\<F  
1. VirtualLab中SLM的仿真 Yd[U  
pi|\0lH6W  
 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)。 52da]BW<  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ,<7"K&  
 为优化计算加入一个旋转平面 f+{c1fb>s  
0Wjd-rzc,  
#c6ui0E%;t  

@mvIt  
2. 参数：双凸球面透镜 T@B"BoKU  
,NjX&A@  
Tw2Xe S  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 O'"YJ,  
 由于对称形状，前后焦距一致。 r;c' NqP  
 参数是对应波长532nm。 Y=AH%Gy9)  
 透镜材料N-BK7。 I).=v{@9V<  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 J>&[J!>r  
E7V38Z  
qsD?dHi7  
G%xb0%oi]%  
lq;  
B0 6s6Q  
3. 结果：双凸球面透镜 =AWX +znP  
UAnB=L,.\  
kTr6{9L  
 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。 @~JB\j9  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 Rbx97(wK  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 n/ui<&(  
&r&;<Q  
xeJ9H~^  
H|grb
Tv,  
29&sydu  
4. 参数：优化球面透镜 =6.8bZT\
 
_{N0OX  
l\q*%'Pe  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 OAmES;Ck$(  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 r~8D\_=s  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ^>3tYg&7  
 透镜材料同样为N-BK7。 5x:Ift *  
*jYHd#UZx4  
Dm7Y#)%8  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ST[2]   
?|D$#{^  
D+bB
 G  
<m?GJuQ'  
5. 结果：优化的球面透镜 SZCF3m&pz  
vF5wA-3&t  
`4q5CJ2  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 _<Hb(z  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 >t1_5  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 z7OZ4R:  
J xA^DH  
;X?Ah  
r]8wOu-'  
6. 参数：非球面透镜 _fczE~O/  
B'WCN&N  
FY1},sq  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 xi '72  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 l.__10{  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 XNc"kp? z  
jxRF"GD  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Wl^prs7}c  
'5|Q<5!o  
]_^"|RJ  
zjluX\  
.b=M5JsyV  
7. 结果：非球面透镜 r1[E{Tpz  
U%mkhWn  
(z8]FT  
 生成期望的高帽光束形状。 -/(DPx  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 3q~":bpAp  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 Q3<bC6$r  
Y9IJ  
t9Enk!@  
%NF<bEV  
=oL8d6nI  
8. 总结 7Y-FUZ.`>  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 /|4Q9=  
W~XV  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 v`[Tl  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 =:xV(GK}  
2*~JMbm  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 R-r+=x&  
%Y)PH-z  
扩展阅读 Zu2m%=J`  
fZka%[B  
扩展阅读 ?$"x^=te7  
 开始视频 Hrd5p+j  
-     光路图介绍 H(5S Kv5  
 该应用示例相关文件： JfZL?D{NM  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 aGq_hP   
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 E%wV