[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) "y@B|  
应用示例简述 Lx&2)  
1. 系统细节 [G{{f  
 光源 Q8.SD p  
— 高斯激光束 %h;~@-$  
 组件 Lc;4 Hg  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 hamn9  
— 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 r5::c= Cl  
 探测器 gf6<`+
/  
— 视觉感知的仿真 V6'"J  
— 高帽，转换效率，信噪比 ;c"T#CH.  
 建模/设计 @D%H-X  
— 场追迹： &-#!]T-P:E  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ;j]0GD,c$  
:Mr_/t2(  
2. 系统说明 il=y m  
_uL{@(  
wPT
XRq%  
wJ
A`e)>  
3. 建模&设计结果 0ts] iQ7  
.L'>1H
]B  
不同真实傅里叶透镜的结果： mXnl-_  
QjMH1S  

l0Wp%T  
&i*/}OZz  
4. 总结 w4Nm4To  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 M{$EJS\d=  
Jvt| q5  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 4[t1"s~Wg  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 1au1DvH  
^`NU:"  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 E/@w6uIK[  
1t{h)fwi  
应用示例详细内容 9u";%5 4  
>h>X/a(=~  
系统参数 YX38*Ml+V  
U-(2;F)  
1. 该应用实例的内容 ]Ga}+^  
gZ6]\l]J{  
e,/b&j*4th  
v5U\E`)s  
[r%WVf.#d  
2. 仿真任务 0,*clvH\;  
[80jG+6  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 kxU<?0  
+u;f]p  
3. 参数：准直输入光源 7)sEW#d!  
/7#KkMg  
mB&nN+MV  
~[bS+]d!  
4. 参数：SLM透射函数 =pQA!u]QE  
NBzyP)2)  
F/z$jj)  
5. 由理想系统到实际系统 [|PVq#(  
/Y:1zLs%  
=qH9<,p`H  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 HlEp Dph%  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 &kh7|:{j  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 BH _y0[y  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 e R"XXF0u  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 5`CPaJT$  
e _\]Q-  
X^mvsY  
(CKx s I@  
i1RU5IRy|j  
应用示例详细内容 VXEA.Mko  
;4<CnC**  
仿真&结果 MkJ}dncg*  
UO(B>Abp  
1. VirtualLab中SLM的仿真 5qo^SiB.  
5m2(7FC%su  
 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)。 No8~~  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 6FPGQ0q  
 为优化计算加入一个旋转平面 UBoN}iR  
9An_zrJ%i  
%Hdg,NH  
(3z: ;  
2. 参数：双凸球面透镜 ZzfGs  
#q.Q tDz  
Qp8.D4^@3  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 {6Tw+/`P  
 由于对称形状，前后焦距一致。 j3 d=O!  
 参数是对应波长532nm。 M,1Yce%+}  
 透镜材料N-BK7。 2Wz/s 0`  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 R:SFj!W1  

#W`
>vd}  
|0:&dw?*!  
;EstUs3  
pVe@HJy6G  
)%p.v P'p  
3. 结果：双凸球面透镜 L12m
;  
J0xOB;rd  
PZ2$ [s0W  
 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。 h_6QVab@  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ypEcjVPD  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 iyNyj44 H  
<-uE pF  
?CGbnXZ4Ug  
|aef$f5  
\eD#s  
4. 参数：优化球面透镜 "'p;Udt/Qm  
5_";EED  
wWm1G
)  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 vUBkoC2Q  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 <(x[Qp/5P  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 q:Gi Qk-  
 透镜材料同样为N-BK7。 xEtzqP<]
 
\IY)2C<e  
l +RT>jAmK  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 (!kOM% 3{  
5`,qKJ
  
S8;Dk@rr(y  
ws9F~LmLbr  
5. 结果：优化的球面透镜 ]0P-?O:  
w^tNYN,i  
,aS6|~ac4  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 m@o/W  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 @f442@_4  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 c;DWSgIw  
WP&P#ju&  
s>d@=P>R  
aWhhq@  
6. 参数：非球面透镜 ?2hoY  
v>zeK  
9d{iq"*R  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 "3CQ0  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 7eb^^a?  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 f?: o  
-1t"(v  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 qk~ni8  
HV'xDy[)  
9?<WRM3a>  
0/?V _  
h
nha1 f  
7. 结果：非球面透镜 >0kn&pe7#T  
nxH=Ut7{  
=YlsJ={h  
 生成期望的高帽光束形状。 M@@l>"g@  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 N{v <z 6  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 xI?%.Z;*+  
4Z>KrFO  
ju#/ {V;D  
~oO>6  
d5&avL\  
8. 总结 ` MIZqHM @  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 R,[dEP  
yHL2!  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 &~oBJar  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 6|gC##T  
g[<K FVlG  
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。 ]pi"M3f_  
F9(*MP|  
扩展阅读 t_1(Ex  
?EF[OyE  
扩展阅读 U{(B)dFTH  
 开始视频 |fX @o0H  
-     光路图介绍 K?0f)@\nx  
 该应用示例相关文件： 4'JuK{/ A7  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 P)x&9OHV  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 ~bU!4P}4j