[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) X*M#F
T-  
应用示例简述 ZYI{i?Te#  
1. 系统细节 d\p,2  
 光源 NPCs('cd>?  
— 高斯激光束 >SML"+>  
 组件 afv~r>q(-  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 )^m%i]L_  
— 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 IOb*GT
b  
 探测器 Y<mej][  
— 视觉感知的仿真 =; ^%(%Y{m  
— 高帽，转换效率，信噪比 CsTF  
 建模/设计 }!;s.[y  
— 场追迹： %1H[Wh(U  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ?3*l{[@J  
3AQZRul  
2. 系统说明 ~;1l9^N|  
J/\V%~ 1F  
lLp^Gt^}w(  
7N-
w eX  
3. 建模&设计结果 PE~G=1x3  
(IC]?n}  
不同真实傅里叶透镜的结果： {U!8|(  
<%maDM^_\(  
qp/v^$EA  
T?
tG~  
4. 总结 .#1~Rz1r  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Kz>3 ic$I  
I2 j}Am  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 2Tfz=7h$  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 :X.b}^Z(  
E0u~i59Z  
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。 A3|Dz&@:  
0|$v-`P$  
应用示例详细内容 BDq%'~/^  
&z>e5_.  
系统参数 Cz72?[6  
30XR 82P/  
1. 该应用实例的内容 %;e/7`>Ma  
)6+eNsxMlC  
O) WCW<p  
> `n,S  
<(-3_s6-  
2. 仿真任务 .Jt[(;  
g{8,Wx,,  
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。 uM_#  
31rx-D8o  
3. 参数：准直输入光源 0BH_'ZW  
zY|t0H  
} w 5l  
O+?<h{"  
4. 参数：SLM透射函数 x9;gT&@H  
7Garnd b  
:cq9f2)  
5. 由理想系统到实际系统 `FYv3w2  
L5#P[cHzz  
wQwQXNG  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 s<oNE)xe  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ^go7_y  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 "Qja1TQ  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 6ek;8dL  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 wvbPnf^y  
4eikLRD,  
7b<je=G6PA  
g>dA$h%  
ow_djv:,  
应用示例详细内容 q o\?o   
-C<zF`jO  
仿真&结果 qEpi]=|  
HYD"#m'TkB  
1. VirtualLab中SLM的仿真 .G+Pe'4a  
AwslWkd=  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 Z\HX~*,6  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 :,J}z~I,lB  
 为优化计算加入一个旋转平面 ]3g?hM6  
9'{}!-(xR  
Yc,7tUz#  
6(G?MW.  
2. 参数：双凸球面透镜 %*&UJpbA  
Sqo :-  
c05%iv  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ^my].Qpt  
 由于对称形状，前后焦距一致。 ,t`Kv1  
 参数是对应波长532nm。 d1U\ft:gV  
 透镜材料N-BK7。 !"<MsoY@  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 `67[O4$<  
#Sa27$&.>  
aj?a^}X  
/)dFK~  
f-5:wM&  
mZx&Xez_G  
3. 结果：双凸球面透镜 u$-U*r  
s1e:v+B]  
%-<'QYYP  
 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。 Clh!gpB c  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 Sr%;fq  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ds&e|VSH;  
'3<fsK=  
FI
bp"~  
Ay !G1;  
de>v  
4. 参数：优化球面透镜 (s{RnD  
6%fKuMpK(  
?c7*_<W5  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 7f~Sf  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 40|,*wi  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 TEMw8@b  
 透镜材料同样为N-BK7。 *X4PM
\ck  
VMCLHpSfW  
k%E2n:|*  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 KID,|K  
bzvh%RsW  
{'AWZ(  
Dgx8\~(E'  
5. 结果：优化的球面透镜 xY$iz)^0&  
#?XQ7Im  
1?| flK  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 RKPD4e>%  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 aM{xdTYaU  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 Ton94:9bZ  
Y;)dct  
%/>Y/!;  
U-:ieao@  
6. 参数：非球面透镜 MNg^]tpf  
qY>{cjo  
3LfC{ER  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 [xT:]Pw}  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 RGK8'i/X  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 @]![o %  
o}<4*qlI  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 [Tnsr(Z  
?X5]i#j[  
06Gt&_Q  
!o>H1#2l  
>y}M.Mm  
7. 结果：非球面透镜 f}L*uw  
/"?HZ
% W  
/'hCi]b@v  
 生成期望的高帽光束形状。 |Xw/E)jA  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 _ib"
b#  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 nN~~cV  
(D 9Su^:1  
jr)7kP@  
{<5ybbhLV  
HBY.DCN[Z  
8. 总结 <BW[1h1k5_  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 [j"9rO" +  
T2D<UhP  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 9<vWcq*4  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 TI !a)X  
*-12VIG'H  
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。 6O@J7P  
IQ!\w-  
扩展阅读
`juLQH  
rS0DSGDq  
扩展阅读 x)UwV  
 开始视频 siTX_`0  
-     光路图介绍 5qf BEPJ  
 该应用示例相关文件： :iiw3#]  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 WsFk:h'r  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 E0/mSm"(T