[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) TwZvz[u  
应用示例简述 \w 6%J77  
1. 系统细节 vWJhSpC[  
 光源 GXEOgf#i  
— 高斯激光束 #"M 'Cs  
 组件 Q7y6</4f  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 cVZCBcKC?  
— 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 7eh|5e$@  
 探测器 %Km_Sy[7']  
— 视觉感知的仿真 /D[GXX  
— 高帽，转换效率，信噪比 tVhY=X{N?  
 建模/设计 Bc4{$sc"O  
— 场追迹： p6V`b'*>  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 >#@1 I  
6'Sc=;;:  
2. 系统说明 's{-1aW  
mI=^7'Mk  
6,'!z ?d%  
jl<rxO?-F  
3. 建模&设计结果 vf@d(g  
9Byk/&$U  
不同真实傅里叶透镜的结果： @j$t
pz  
5 TD"  
ufdC'2cp8  
7"f$;CN?~  
4. 总结 a9GOY+;bf  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ,q#^_/?  
M* W=v  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 <69/ZI),Y{  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 SaEe7eHd  
|}*k|  
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。 do{#y*B/g!  
k@5,6s:  
应用示例详细内容 DYH-5yX7  
pBt/vSad  
系统参数 wLD/#Hfi7  
$ 8w eh3p  
1. 该应用实例的内容 +1p>
:cih  
&86kmFA  
D
R9M8E  
3V`K^X3  
u+s#Fee I  
2. 仿真任务 -e%=Mpq.  
)BTJs)E  
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。 &a8#qv"l  
Ms(;B*  
3. 参数：准直输入光源 N_L&!%s  
tGzYO/Zp  
mW 5L;>  
@( 9#\%=  
4. 参数：SLM透射函数 p;j$i6YJ  
j:|60hDz^  
2 <&-  
5. 由理想系统到实际系统 W.\HfJ74  
R*TCoEKO  
Ii*v(`2b  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 tZa)sbz  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。  b6S86>  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 N)RWC7th{  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 1q~U3'l:$  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 ue/6DwUv  
S#+G?I3w  
Sct-,K%i  
$t1]w]}d  
6kT l(+  
应用示例详细内容 f\~e&`PV  
V{Idj\~Jh  
仿真&结果 Q|gun}  
%8$JL=c  
1. VirtualLab中SLM的仿真 R^](X*  
2k"a%#H8  
 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)。 WGG|d)'@  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 z}C#+VhQ`  
 为优化计算加入一个旋转平面 FEaf&'G]  
l$
,l3  
v.6"<nT2  
4>Uo0NfL  
2. 参数：双凸球面透镜 <l wI|<  
}jiqUBn%  
r=L9x/r  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ":7cZ1VN2  
 由于对称形状，前后焦距一致。 v_c'npC  
 参数是对应波长532nm。 2y_rsu\  
 透镜材料N-BK7。 bdaZ{5^{  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 &O0+\A9tP  
tt J,rM  
_5U Fml9  
m1F<L  
Oku4EJFJ  
$o]zNW;X  
3. 结果：双凸球面透镜 f[.hN  
?]9uHrdsN}  
5\=9&{WjND  
 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。 i'e^[oZ  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 Z(as@gjH  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 D4'XBXmb  
'12|:t&7  
4#2iL+   
:WA o{|&  
i $I|JJJ  
4. 参数：优化球面透镜 87<y
_P@{  
z(\H.P#  
MqoQs{x  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 w,}}mC)\*  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 /mD KQ<  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 -'}
iK6  
 透镜材料同样为N-BK7。 &g& &-=7)  
!+hX$_RT  
_a<PUdP  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 LG<lZ9+y  
B.P64"w  
KG3*~G  
iBo-ANnK9  
5. 结果：优化的球面透镜 )D[xY0Y~  
2{V|  
c(Ha"tBJ  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 l?FNYvL  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 --
^D)n  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 b$$XriD]  
\~?s= LT  
KFfwZkj{  
*e>:K$r  
6. 参数：非球面透镜 %BG5[XQ7  
\clWrK  
+z[!]^H]4  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 GzB%vsv95  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 =oh6;Ojt  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 _b5iR<f  
GUp51*#XR  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 &pba~X.u  
S~TJF}[k^6  
~o2{Wn["  
Aj`4uFhiL  
"LxJPt\  
7. 结果：非球面透镜 ):|)/ZiC'  
y]CJOC)/K  
(w^&NU'e  
 生成期望的高帽光束形状。 g8x8
u|  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 hy]AH)?pR  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 /Z@.;M  
*ap#*}r!Nk  
z::2O/ho  
eS.]@E-T  
mY AFruN  
8. 总结 6h,'#|:d  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 nx+& {hn(  
$I/p6  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 aLq;a  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 y@Or2bO#  
5 O6MI4:  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 LtU+w*Gj  
h/k`+  
扩展阅读 xD#/@E1'Y  
n^%u9H  
扩展阅读 n$?oZ*;  
 开始视频 w:N2 xI  
-     光路图介绍 b7,qzh  
 该应用示例相关文件： 'oEmbk8Hg  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 gJ7$G3&oZg  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 B)|s.Ez