[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) dD351!-  
应用示例简述 do[w&`jw8  
1. 系统细节 `a6AES'w$  
 光源 B%n|%g6K|h  
— 高斯激光束 X<sM4dwxE  
 组件 \ gO!6  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 DFMf"_p  
— 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 ;:  xE'-  
 探测器 %`bn=~T^  
— 视觉感知的仿真 ##6u  
— 高帽，转换效率，信噪比 ~F"w  
 建模/设计 1<G,0Lt  
— 场追迹： >PYc57S1c  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 {ui{Yc  
qDS~|<Y5  
2. 系统说明 A'aYH`j  
1lYQR`Uh  
P"{yV?CNg  
uCHM  
3. 建模&设计结果 LGh#  
;$vVYC  
不同真实傅里叶透镜的结果： 3!op'X!  
%RX!Pi}5+g  

z2iWr  
T@xaa\bzg  
4. 总结 eRm*+l|?  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 =F% <W7  
OIs!,G|  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 g;~$xXn  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 2WS Wfh  
Mtaky=l8~I  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 SveP:uJA[  
q*
!Vyk  
应用示例详细内容 0.wNa~_G|  
CG ,H  
系统参数 rRXF@  
vt#&YXu{A  
1. 该应用实例的内容 JMfv|>=  
 _'K6S  
+^q-v-  
*QT7\ht3  
8iPA^b|sz{  
2. 仿真任务 %_(^BZd  
qFp]jbU  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 734H{,~  
)`#SMLMy~  
3. 参数：准直输入光源 mUfANlQ:  
nTE\EZ+=2  
v2ab84 C*  
je74As[  
4. 参数：SLM透射函数 ^YB3$:@$U  
8w ]'U  
* Na8w'Q  
5. 由理想系统到实际系统 q3D,hG_  
# ';b>J  
Hv*+HUc(:  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 &r!jjT  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ?s]?2>p  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 m'eM&1Ba  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 q4niA  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 { 3Qlx/6<  
2E.D0E Cu  
~PX#' Jr  
@Ll^ze&HI  
s,j=Kym%  
应用示例详细内容 g{Hb3
id9  
zCrM~  
仿真&结果 ~Efi|A/  
D.YT u$T  
1. VirtualLab中SLM的仿真 q+)s  
A/OGF>  
 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)。 Bam 4%G5  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 BAy)P1  
 为优化计算加入一个旋转平面 ~,{nBp9*  
8*sP  
ej[Y `N  
!Xzy
:  
2. 参数：双凸球面透镜 mpzm6Ieu  
{'o\#4Wk  
Va
h.tOU  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 `<?((l%;R  
 由于对称形状，前后焦距一致。 Zb2.o5#}  
 参数是对应波长532nm。 w_#5Na}>d  
 透镜材料N-BK7。 O*1la/~m  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 9j1 tcT  
(o8?j^ -v  
cKt8e^P  
]U.YbWe^  
41o~5:&  
lsOZ%p%fV  
3. 结果：双凸球面透镜 XtIY8wsP  
+|Mi lwr  
#+;0=6+SM  
 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。 #.<(/D+  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ig?Tj4kD  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 Gl5W4gW;&  
88+J(^y>  
(L"G,l  
sX]ru^F3  
Q".
AmHn  
4. 参数：优化球面透镜 Mh5 =]O+  
#zKF/H|_R  
XD|vB+j\O  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 ~'/_q4  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 !Baq4V?KN  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ?)XPY<  
 透镜材料同样为N-BK7。 #VM-\02o  
>=ng?  
3EX41)u  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 0& ?/TSC  
TYgn X  
B#(2,j7M  
J
/^|
Y6  
5. 结果：优化的球面透镜 =#{i;CC%  
8(0q,7)y  
]73BJ  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 3gY4h*|`<  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 qEB]Tj e[  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 .{LJ  
{;ur~KE  
( O/+.qb  
D[R<H((  
6. 参数：非球面透镜 1R"ymWg"  
IQCIc@5  
.+hM1OF`x  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 Y7 `i~K;  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 U)grC8 C  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 j%O
nLTZ  
U^{'"x+  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 m'suAj0  
&l NHNu[  
qddP-uN  
,-{2ai_  
x'wT%/hp  
7. 结果：非球面透镜 \!,@pe_  
c`h/x>fa  
(@1*-4
l  
 生成期望的高帽光束形状。 l/w<R  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 I!sB$=n  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 Rw\S-z/  
CGkCLd*s]  
f6Io|CZWJ  
T'nQj<dBt:  
+yd(t}H@  
8. 总结 |,Xrt8O/[  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 1V37% D  
G6L /Ny3>_  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 53cW`F  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。  R)?zL;,x  
 ?[G!6  
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。 'Nbae-pf  
)pAN_e"  
扩展阅读 C
4~`3Mk  
RZeU{u<O  
扩展阅读 4_w+NI,;  
 开始视频 ;f7;U=gl,  
-     光路图介绍 Z;#Ei.7p|  
 该应用示例相关文件： `Vqpo/  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 r{gJ[%  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 BI,j/SRK