[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) |x*{fXdMhr  
应用示例简述 5Zzr5WM  
1. 系统细节 <&KLo>B^  
 光源 qjJ{+Rz2  
— 高斯激光束 2B5A!?~>  
 组件 2\DTJ`Y,  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 4n#YDZ  
— 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 9/FG,9  
 探测器 jC#`PA3m=  
— 视觉感知的仿真 `Fz\wPd  
— 高帽，转换效率，信噪比 xG
wTk  
 建模/设计 C{DlcZ<  
— 场追迹： RfD{g"]y  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 Wk7L:uK  
Gg'<Q.H  
2. 系统说明 .MzOLv  
wwo(n$!\  
~6\& y  
?e"Wu+q~L  
3. 建模&设计结果 a|8|@,  
0Z@ARMCe|m  
不同真实傅里叶透镜的结果： @gH(/pFX  
(zjz]@qJ  
F\o;t:  
XulaPq  
4. 总结 y{@P1{  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 @47[vhE  
VfQMFb',o  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 x%_qJ]o  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 8f /T!5  
){+.
8KI  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 W`w5jk'0^=  
-q'xC:m  
应用示例详细内容 Vf"O/o}hq,  
{E;2&d  
系统参数 /
'R UA  
GS$ZvO  
1. 该应用实例的内容 ox!|)^`$_  
b24NL'jm  
,Wz[tYL*  
A/ 7r:yO  
>{phyBy
I  
2. 仿真任务 Wv6z%r<  
_fVh%_oH1  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 l,imT$u  
w{_e"N  
3. 参数：准直输入光源 2$o2.$i81  
_#/!s]$d#  
y_}K?  
VQ1?Db(_2  
4. 参数：SLM透射函数 ~a|^?7@p  
%E4$ZPSW  
nQ:ml  
5. 由理想系统到实际系统 `E./p  
kS@9c _3S  
2E@C0HaL  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 V-?sek{;  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 J0IdFFZ|w  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 OVDMC4K2z!  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 EpFI
KV!  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 t!J";l  
&4mfzpK  
G;PbTsW  
"7Toc4  
IeRl6r%:  
应用示例详细内容 }V1DyLg:  
w,M1`RsK  
仿真&结果 GCf._8;%  
#Pb7EL#c  
1. VirtualLab中SLM的仿真 M!xm1-,[  
OhSt6&+  
 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)。 LU-#=1Q  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 C5
:dO\?O  
 为优化计算加入一个旋转平面 hW0,5>[7%  
?#VP)A  
'DL;c@}37  
'<RB  
2. 参数：双凸球面透镜 ;a!h.8UJPI  
<6d{k[7fz)  
_'?8s6 H  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 #Qtg\X  
 由于对称形状，前后焦距一致。 D{,[
\^c  
 参数是对应波长532nm。 !7O=<  
 透镜材料N-BK7。 NPB,q& Th  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 9G`FY:(
K  
eHF(,JI  
b6LC$"t0  
+P> A P&  
q5?
rp|7D  
e5WdK  
3. 结果：双凸球面透镜 bMK#^ZoH  
Lyf? V(S  
$>S}acuC  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 V'HlAQr  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 )$gsU@H -  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 -7Aw s)  

'b=eC  
=u
:6b} =  
2-cU -i4  
1,%#O;ya  
4. 参数：优化球面透镜 @MlU!oR&  
(IoPU+1b  
7tf81*e  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 Dj,+t+|  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 =}%#$  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 Y1Gg (z  
 透镜材料同样为N-BK7。 zP{<0o  
^?K?\  

TY54e T  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 xnhDW7m  
!F7EAQn{(  
{P<BJ52=  
bzj!d|T`  
5. 结果：优化的球面透镜 t_zY0{|P  
Oc"'ay(g  
Q#J>vwi=  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 jOm&yX  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 ;)=zvr17  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 Sf4h!ly  
_ \v@9Q\  
vS J<  
-u3SsU)_%N  
6. 参数：非球面透镜 LjH&f 4mY  
@8Q+=abz  
jy__Y=1}  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 eJ=Y6;d$  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 X>@.-{6T  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 cO=UswIkwO  
f@;>M9)<  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ~Q$c!=
  
|b
G[TOa  
Ng_rb KXC#  
8@LykJbP  
-MHX1`P:Sn  
7. 结果：非球面透镜 ]=86[A-2N  
32-3C6f@oZ  
;FgEE%  
 生成期望的高帽光束形状。 O%++0k;  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 P=SxiXsr$  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 !irX[,e  
*F8uu.  
'/yx_RK2?  
iz  GaV[  
dn)tP6qc/  
8. 总结 1z};"A  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Y%?!AmER  
QhE("}1  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 [@. jL0>  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 E~Up\f  
d
$?n6|4  
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。 pqQdr-aR
=  
K`_E>k  
扩展阅读 Kt* za  
i2ml[;*
,N  
扩展阅读 c;~Llj P  
 开始视频 :J4C'N  
-     光路图介绍 /hEGk~  
 该应用示例相关文件： TNPGw!  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 .IAHy)li"  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 _OxnHf:|