[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) H!Z=}>TN  
应用示例简述 QCQku\GLV  
1. 系统细节 vBx*bZ  
 光源 akHcN]sa2  
— 高斯激光束 35B G&;C  
 组件 v]\io# 
 
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 Gf\Dc  
— 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 cP%mkh_ri  
 探测器 A9\m.3jo  
— 视觉感知的仿真 S.rlF1`  
— 高帽，转换效率，信噪比 Da*=uW9  
 建模/设计 "- S2${  
— 场追迹： 8-5MGh0L  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 exrsYo!%  
w~+5FSdH  
2. 系统说明 _+YCwg  
jm0J)Z_"nr  
T{3C3EE?]  
(iM"ug2  
3. 建模&设计结果 WL$Ee=  
< gB>j\:  
不同真实傅里叶透镜的结果： 2.CjjI  
x4fl=  
SO%x=W  
h~haA8i?{  
4. 总结 Nq6~6Rr  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 lMz5))Rr  
i*B@
#;;F  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 RpPbjz~  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 __r]@hY   
H((! BRl  
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。 [` ~YP
UR*  
rStfluPL  
应用示例详细内容 0yr=$F(]s  
o:B?gDM  
系统参数 ss63/  
V{@ xhW0  
1. 该应用实例的内容 $~vy,^  
7_C;-  
c=]qUhnH  
uqwB`<>KJ  
',j'Hf  
2. 仿真任务 z2Sp  
$s<,xY 9  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 ;ZZ%(P=-  
<ABN/nH  
3. 参数：准直输入光源 E6a$c`H@?  
Jv1igA21_h  
!]1X0wo\  
g*C&Pr3  
4. 参数：SLM透射函数 cnr&%-  
TJFxo? gC"  
HL$}Gh]q  
5. 由理想系统到实际系统  }rf_:  
4q#6.E;yy  
dK'?<w$  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 wjh[}rTV*  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 _"n1"%Ns  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 aiVd^(  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 7NC"}JB&  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 }@MOkj  
U ^1Xc#Ff  
p'UYHt  
& V:q}Q  
tu\;I{h=0  
应用示例详细内容 D>M a3g  
#- $?2?2  
仿真&结果 )1ia;6}  
cmgI,n-o?  
1. VirtualLab中SLM的仿真 L4`bGZl55  
Qr]xj7\@i  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 _[;>V*?zp5  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 m^cr-'  
 为优化计算加入一个旋转平面 K=Z~$)Og)  
`s#0/t  
#mg6F$E  
x*td nor&  
2. 参数：双凸球面透镜 tdSy&]P  
9
EzXf+f  
IJHNb_Cku  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 lx*"Pj9hho  
 由于对称形状，前后焦距一致。 5=%:CN!/@p  
 参数是对应波长532nm。 !|6M,Rk_  
 透镜材料N-BK7。 G)5w_^&%  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。
z}\TS.  
q[p+OpA  
;
okFm  
*sK")Q4N  
E!<w t  
,
l`4)@{G  
3. 结果：双凸球面透镜 t mAj  
bM7y}P5`1  
%^){Z,}M}  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 p12'^i |  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 r0kJx$f  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 S*;8z}5<\  
 fp!Ba  
j3{8]D  
\49LgN@\  
BeP]M1\?>  
4. 参数：优化球面透镜 pvCn
+y/U;  
.OFwGOL%  
iaXpe
]w$n  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 yZ?|u57  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 q]Y [W1  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 N&g9z{m7  
 透镜材料同样为N-BK7。 df@IC@`pB  
W,&z:z>  
qr>:meJy4  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 #
B7_5y^  
gBM6{48GF  
;Zfglid  
7"}<J7"})  
5. 结果：优化的球面透镜 }^r=(  
mqL&bmT  
|"V]$s$ c  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 %|mRib|<C  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 8W' ,T  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 I|jGu9G  
hAx#5@*5  
t(3<w)r2  
r|!w,>.  
6. 参数：非球面透镜 y\-f{I  
i,HafY  
Vs@
[="  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 cRYnQ{$'  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 4o7(cP  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 .48Csc-  
ul0]\(sS:  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 f-6hcd@Ca  
E-Z6qZ^  
i=b<Mz7|  
E/x2LYH  
VQSwRL3B=  
7. 结果：非球面透镜 2c?-_OCy;  
tbz?th\#  
O
cR6\t'  
 生成期望的高帽光束形状。 i4 BCm/h  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ]fc9m~0N,\  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ZJUTtiD  
Yphru"\$  
-$Y@]uf^  
E
Px_xX  
r\6 "mU  
8. 总结 "4W@p'  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Oc\Bu6F  
:e9}k5kdk  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ^`0^|u=  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 3;fuz Kk@b  
*>otz5]  
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。 /?<tjK' "H  
eq^<5 f  
扩展阅读 z}I4m  
M4hzf  
扩展阅读 c
\2+f7o@  
 开始视频 H.\
gLIr  
-     光路图介绍 lMpjE  
 该应用示例相关文件： k-;%/:Om  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计
HJFt{tq2  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 bs-O3w