[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) Z
O!  
应用示例简述 i$Sq.NU  
1. 系统细节 ZJ7<!?6  
 光源 kQY+D1  
— 高斯激光束 V;V,G+0Re  
 组件 cx(W{O"Jb  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 Q4&|^RLLG  
— 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 O^AF+c\n  
 探测器 qXQ/M]  
— 视觉感知的仿真 1p[Z`m*9  
— 高帽，转换效率，信噪比 V>2mzc  
 建模/设计 U=G^wL  
— 场追迹： .PhH|jrCW^  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 b35Z1sfD j  
S_B $-H|  
2. 系统说明 g[,1$39Z|@  
H%*<t}  
{MaFv  
ZPISclSA+  
3. 建模&设计结果 Q6|~ks+Y  
|4F3Gu  
不同真实傅里叶透镜的结果： >,JA=s  
,VM)ZK=Tr  
'xC83}!k  
gtBnP~zT\B  
4. 总结 F9|\(St &  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 K^_Mt!%  
P2+Z^J`Y>  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 8jn
z;;|  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ,;2x.We  
)/hb9+S  
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。 "1U:qr2-H  
Nm0kMq|h  
应用示例详细内容 'Si1r%'m#  
-[I}"Glz:  
系统参数 v=~=Q*\l  
#jja#PF]7  
1. 该应用实例的内容 1f"LAs`%  
ZL3aO,G2  
:V%XEN)  
F_Q?0 Do0'  
c==` r C  
2. 仿真任务 "z^&>#F  
!*?Ss  
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。 u'?yc"d>#  
-
F+dRzxH  
3. 参数：准直输入光源 r] +V:l3  
)7e[o8O_6  
DJtKLG0  
ml|[xM8  
4. 参数：SLM透射函数 95,{40;X7  
-1Luyuy/`  
0ang^v;q  
5. 由理想系统到实际系统 E! i:h62  
~ "]6  
s^/<6kwO  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ^XV=(k;~bX  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 M.Fu>Xi  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 Om%
9 x  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 sW":~=H  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 5"IbmD>D  
$Q[>v!!X  
#Fua^]n  
?U:LAub  
V4RtH  
应用示例详细内容 2Et7o/\<  
oJF@O:A  
仿真&结果 `};8  
):. +u=  
1. VirtualLab中SLM的仿真 E
V:y}  
p",HF%  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 |(e`V  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 3f`+-&|M  
 为优化计算加入一个旋转平面 {YCquoF  
|M?yC
o  
#L-3eW=f  
Fejs9'cB  
2. 参数：双凸球面透镜 8F(_Vqu  
=TDK$Ek  
]_S&8F}|  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 D?u*^?a2  
 由于对称形状，前后焦距一致。 M]?#]3XBNo  
 参数是对应波长532nm。 ! K
~PH  
 透镜材料N-BK7。 zMT0ToG  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 Pr
IS L[@  
N#')Qz:P  
Hnwir!=7  
;r[@;2p*(  
C:n55BE9  
y ?FKou'  
3. 结果：双凸球面透镜 3A_7R-sQ  
R qS2Qo]  
s4 o-*1R*`  
 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。 8>TDrpT}  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 }bG|(Wp9  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 }>cQ}6n.
 
%C%
~f{4  
L Ty[)  
5N(/K.^  
b$P=rIB  
4. 参数：优化球面透镜 )o'&f"/  
*yqEl O  
xp%,@]p  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 r%hnl9
  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 C,R_`%b%  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 #/ 1  
 透镜材料同样为N-BK7。 M0<gea\ =  
8$3G c"=  
9l?#ZuGXp  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 J7BfH,o  
jb8v3L  
s@C@q(i6  
y; Up@.IG  
5. 结果：优化的球面透镜 #$xiqL  
_dY6Ip%  
]<mXf~zg  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 (eI'%1kS<  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 lH/d#MT  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 87zs
V/  
h Ns<Ae  
\$ L2xd  
-A>1L@N  
6. 参数：非球面透镜 yZbO{PMr  

N<$U:!Z  
GMLq3_'  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 89:Ys=  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 m M!H}|  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 2E^zQ>;01  
m/sAYF"  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 _"%ef"oPh  
zFh JLH*C  
_ 97  
>h/J{T(P>h  
m98j`t  
7. 结果：非球面透镜 +5Yc/Qp  
"q4c[dna  
++-\^'&1  
 生成期望的高帽光束形状。 #uJGXrGt=  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 yzW9A=0A)  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 JK.lL]<p i  
 rxQn[  
2xH
9O{  
ig^9lM'  
mmm025.   
8. 总结 E_]L8UC;m  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 't \:@-tQ  
wxpE5v+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。 stz1e dP  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 FLJdnL  
~?8B
~l^  
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。 Yw<K!'C
  
a9qB8/Gg[  
扩展阅读 t0p^0   
LX[J6YKR  
扩展阅读 GQoaBO.  
 开始视频 Lz2 AWqR  
-     光路图介绍 9VdVom|e  
 该应用示例相关文件： nC^?6il  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 rIp84}  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 P0,) Gw