[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) = N^Ec[u(l  
应用示例简述 T3NH8nH9"z  
1. 系统细节 Qp9QSyMs}  
 光源 Q7]bUPDO  
— 高斯激光束 c_T+T
/O  
 组件 K'f^=bcI  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 XS$#\UQ  
— 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 $DdC|
gMK  
 探测器 ~^PNMZk  
— 视觉感知的仿真
,3 [FD9  
— 高帽，转换效率，信噪比 mNlbiB  
 建模/设计 *v$j n  
— 场追迹： -"EPU]q  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 z31g"  
yeam-8  
2. 系统说明 Pk;1q?tGw  
FX!Qd&kl1  
8JXS:J.|v  
W$<Y**y9m  
3. 建模&设计结果 gnYo/q
=K  
~iPXn1  
不同真实傅里叶透镜的结果： \Xe{vlo>h  
[_`@V4  
R8 LHwRQ  
/Ny#+$cfk  
4. 总结 [{>3"XJ'  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 uqD|j:~ =k  
>[&ser  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 I%b5a`7  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 "YAnGGx)LZ  
jxZf,]>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。 h/2@4XKj  
noLr185  
应用示例详细内容 FAdTp.   
m2&Vm~Py6b  
系统参数 8Zy*#[-  
G`/4n@  
1. 该应用实例的内容 Hy -)yR  
Q`{Vs:8X  
?2R!n"m-d  
cB_9@0r[S  
l5]R*mR  
2. 仿真任务 fqBz"l>5A  
`GlOl-  
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。 7IQaXcl  
Udf\;G@  
3. 参数：准直输入光源 @4KKm@(p85  
_yF@k~ h  
'+ mI  
:5'hd^Q  
4. 参数：SLM透射函数 =M9R~J!  
]HB1JJiS~  
}_-tJ.  
5. 由理想系统到实际系统 JG&E"j#q  
h~qv_)F_  
Zop/ MeI  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 t=My=pG  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 oB>#P-V  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 E2z=U  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 ZoYllk   
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 *3OlWnZ?  
he@Y1CY  
lxbC 7?O
 
`c|H^*RC  
L]Xx
-S  
应用示例详细内容 4E}Q<?UYSt  
GMkni'pV  
仿真&结果 )~S`[jV5  
;CoD5F!  
1. VirtualLab中SLM的仿真 T+t7/PwC;  
H3pZfdh?w  
 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)。 :8
hXkQ  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 X+HPdrT  
 为优化计算加入一个旋转平面 1
{RA\CF  
]/3!t=La  
rf 60'  
x9t%  
2. 参数：双凸球面透镜 Uqx@9z(  
Fi7~JZZ  
UF\k0oLz  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ,%zE>^~  
 由于对称形状，前后焦距一致。 SMU8U  
 参数是对应波长532nm。 y5D3zqCG  
 透镜材料N-BK7。 OwgPgrV  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 |%rRALIY  
ti]8_vP}*  
E0aFHC[  
,6f6r  
q[Ey!h)xq  
1N{ >00  
3. 结果：双凸球面透镜 .)1u0 (?
 
ADP3Nic  
Z^J)]UL/  
 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。 [iyhrc:@  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 yFDt%&*n^  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 jxq89x  
jH;L7
 
;Yg/y  
%+;amRb  
5l(@p7_+  
4. 参数：优化球面透镜 (9] =;)  
:g-vy9vb  
p}K+4z  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 a", 8N"'  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 >{rD3X"d  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 Y]B9*^d<  
 透镜材料同样为N-BK7。 q^QLNKOH"  
|+<o(Q(  
wNh\pWA  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 "Gq%^^*
 
I Vw'YtZ  
F7=&CW 0  
H]M[2C7#N  
5. 结果：优化的球面透镜 t-]~^s  
h<!!r  
j<
w5xY  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 C3K")BO!  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 S9qc34\^=  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 TLz>|gr  
^X:g C9  
;PMy9H  
SMA' VU  
6. 参数：非球面透镜 h]o{> |d9  
4L
&Rs;  
l<s6Uu"  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 9t&m\J >8;  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 d{]2Q9g  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ey U*20  
=UZQ` {  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 xJ\>;$CY  
D<bHRtP  
G"*ch$:  
/f!ze|  
iE"+-z\U  
7. 结果：非球面透镜 _%PEv{H0.  
QG;V\2T2[  
}h9f(ZyJn  
 生成期望的高帽光束形状。 SD1M`PI  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ;:w0%>X^  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 .^[{~#Pc*  
x I(X+d``  
DG 6W ^  
`"eIzLc%o6  
w\5;;9_#  
8. 总结 I8  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 R9^RG-x  
m+pFU?<|  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ::p(ViYG  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 G`FY[^:  
=(p]
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。 }x?2txuu  
>VB*Xt\C&  
扩展阅读 Ydh+iLjhx  
_{y4N0  
扩展阅读 G[a&r   
 开始视频 fH?s~X]  
-     光路图介绍 +y9WJ   
 该应用示例相关文件： ,];QzENw  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ^,6c9Dxy  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 xcE<|0N :