[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) {; cB
?II  
应用示例简述 1/+r?F3  
1. 系统细节 WCTW#<izm  
 光源 Vzvw/17J  
— 高斯激光束 uN3J)@;_  
 组件 =w$"wzc  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 gr{Sh`Cm-  
— 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 %P,^}h7  
 探测器 $!!=fFX*y  
— 视觉感知的仿真 }QW~.>`  
— 高帽，转换效率，信噪比 bvS\P!m\c  
 建模/设计 ]mo<qWRc>p  
— 场追迹： B2qq C-hw?  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 6x,=SW@4  
W(lKR_pF  
2. 系统说明 DK_v{R  
x0$:"68PW  
i=H>D  
&\`a5[  
3. 建模&设计结果 L9?/ -@M  
SH$cn,3F8  
不同真实傅里叶透镜的结果： 0+y~RTAVB  
tF
g'RV{  
1\{U<Oli  
MGyB8(  
4. 总结 &~A*(+S  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 T1!Gr!=  
7oLf5V1~  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 $RNUr \9A  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 k+r9h'd  
[d~bZS|(T(  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 jP.b oj_u*  
jy@i(@Z  
应用示例详细内容 Nz3%}6F:  
o``>sBZOq  
系统参数 ,!%R5*?=D  
|-Esc|J(  
1. 该应用实例的内容 AD%D ,l  
 {%~4RZ
A  
4'hcHdL9  
?&<o_/`-H5  
mS~
]I$  
2. 仿真任务 XL/oy'_  
^8l3j4  
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。 P(gVF|J?  
Ar7mH4M  
3. 参数：准直输入光源 V52C,]qQH  
z>p`!-'ID  
?-::{2O)  
.0fh>kQ  
4. 参数：SLM透射函数 )!}-\5F  
o),6o
'w(  
CndgfOF  
5. 由理想系统到实际系统 O:^LQ  
oSA*~N:  
Q$h:[_v  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 $7DcQ b9  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 pz35trW  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 [kuVQ$)  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 d:<H?~  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 #DK3p0d  
!MJe+.  
,WB_C\.#XN  
9kX=99kf[  
D@\;@( |  
应用示例详细内容 1^f.5@tV  
oS#'u1k  
仿真&结果 @6 ;oN  
v]{uxlh  
1. VirtualLab中SLM的仿真 \9(- /rE  
b~r{J5x@  
 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)。 p;u 1{  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 xBRh!w  
 为优化计算加入一个旋转平面 h#m:Y~GoF  
GKyG #Fl  
4OOn,09  
Gl8&FrR  
2. 参数：双凸球面透镜 7{An@hNh  
=0PRAc  
?)' 2l6  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 { 8f+
h  
 由于对称形状，前后焦距一致。 "7yNKO;W  
 参数是对应波长532nm。 )b&-3$?  
 透镜材料N-BK7。 W[>iJJwz  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 *K,hrpYR  
V'"I9R'1  
EzIs@}  
3xzkZ8]/  
6 tc:A5mK  
B+Y5b5+wOQ  
3. 结果：双凸球面透镜 Cx+WLD  
zRV!(Y
 
V@v1a@=W  
 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。 UK6xkra?#  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ?jri!]ux#  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ;n} >C' :  
>sQ2@"y)s2  
`s`C{|wv  
3duG.iUlL  
2f|6z-Z  
4. 参数：优化球面透镜 |As2"1_f  
ok`]:gf  
L\}Pzxn  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 n1*&%d'7  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 Re*|$
r#  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 G[3k  
 透镜材料同样为N-BK7。 tx0Go'{  
/Fv/oY  
Z&FkLww  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 OGJ=VQA  
[dj5$l|  
X"[dQ_o  
!TP6=ks  
5. 结果：优化的球面透镜 ?&znUoB  
~{kM5:-iw  
,AH0*L  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 a`H\-G  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 .3VK;au\\  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 60GFVF]'2  
|JUe>E
*  
E-~mOYea  
8zdT9y|Ig  
6. 参数：非球面透镜 $ph0ag+  
fyI_  
i`prv&  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 Tu]&^[B('  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ajn-KG!A  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 "~u_\STn <  
?ork^4 $s  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 [6D>f?z  
J &!B|TS  
zKLn!b#>  
Dp*:Q){>E  
)ll?-FZ   
7. 结果：非球面透镜 wms1IV%;  
Ko#4z%Yq  
JE0?@PI$  
 生成期望的高帽光束形状。 I-xwJi9?,  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 cDCJ]iDs  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ajW[eyX  
xE%O:a?S  
!#q{Z>H`  
~}BJ0P(VMc  
{G]?{c)"  
8. 总结 '/k^C9~m r  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 #wr2
imG6  
,
Ij=b  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 D%-{q>F!gf  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Qh\YR\O  
)S^z+3p  
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。 e1Ob!N-  
o]A XT
8  
扩展阅读 5^yG2&>#  
(vKI1^,  
扩展阅读 E*BSfn&i  
 开始视频 (Akd8}nf~  
-     光路图介绍 *ksb?|<Ot  
 该应用示例相关文件： yz?q(]  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 80Ag  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 VBM/x|'