[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) ]Q?`|a+i  
应用示例简述 Q
ktj  
1. 系统细节 P>*B{fi^  
 光源 }|MPQy  
— 高斯激光束 x1g0_&F  
 组件 )qgcz<p?W  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 sTn}:A6  
— 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 <=]wh
|D  
 探测器 {'.[N79xP  
— 视觉感知的仿真 Ch3{q/-g  
— 高帽，转换效率，信噪比 ?CaMn b8  
 建模/设计 ^/K]id7 2  
— 场追迹： FXpI-?#E<  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 Ro&s\T+d  
xJ/<G$LNJ0  
2. 系统说明 r&^xg`i[z>  
Z*9Qeu-N:  
"OIra2O  
3LxhQVx2  
3. 建模&设计结果 X/=*o;":  
yuTSzl25,/  
不同真实傅里叶透镜的结果： M Y2=lT  
k0%*{IVPN  
`k^d)9  
)#^5$5  
4. 总结 qDMVZb-(#  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 av}Giz  
q
9cN2|:  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 S;!l"1[;  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 \!+sL JP  
sZ-A~X@g  
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。 jH4,-  
 b7]MpL  
应用示例详细内容 QYm]&;EI  
oxs0)B  
系统参数 =Nyq1~   
P^wDt14>  
1. 该应用实例的内容 ~,*=j~#h  
'Y6x!i2  
^)qOILn  
x]e&G!|  
rA=iBb3`  
2. 仿真任务 oS2L"#  
vlygS(Y_7  
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。 E%B:6
 
e`N/3q7  
3. 参数：准直输入光源 rc_K|Df  
8ZnHp~  
i!|OFU6  
y4jJ&  
4. 参数：SLM透射函数 DdI V~CxD  
DlD;rL=  
g>@T5&1q*  
5. 由理想系统到实际系统  ZQY]c  
" R=,W{=  
vr:5+wew  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 )z:"P;b"Nl  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ~8A !..Z  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 ,Q7W))j  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 *bOgRM[  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 oqXs2F  
z2/E?$(  
]J]~i[  
Vr|sRvz  
:n%KHen3\  
应用示例详细内容 53g(:
eB  
:u ruC
  
仿真&结果 pA~eGar_J  
O/N Ed)H!  
1. VirtualLab中SLM的仿真 KtR*/<7IC  
i_[nW  
 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)。 eu^B  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 Xb/W[rcs  
 为优化计算加入一个旋转平面 eG\|E3Cb9  
`A\|qH5`W  
(8XP7c]5  
eHIsTL@Fp  
2. 参数：双凸球面透镜 gq:2`W&5  
/x2MW5H  
?'jRUfl   
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 @hz~9AII9  
 由于对称形状，前后焦距一致。 [f8mh88r  
 参数是对应波长532nm。 3-%F)@n  
 透镜材料N-BK7。 Qf$3!O}G  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 +~ZFao qf  
 f^vz  
zCuN8  
&_Vd  
Ok*aP+Wq  
u A=x~-I  
3. 结果：双凸球面透镜 C7hJE-  
vgyv~Px]AW  
:JI&ngWK  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 MODi:jsl  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 }
zE Qrfl  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 an<loLW  
yE3l%<;q  
v"~0 3-SX  
sf(2~BMQI  
xDtJ&6uFw  
4. 参数：优化球面透镜 V\=QAN^  
V=+wsc  
v;_k*y[VV$  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 BT3X7Cx  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 |PY*"Ul  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 :tTP3t5  
 透镜材料同样为N-BK7。 FTk`Mq  
920 o]Dh=t  
'xn3g;5  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 s6F^z\6  
j_#oP  
Zf [#~4  
d8V)eZYXy~  
5. 结果：优化的球面透镜
TM?RH{(r  
B}|(/a@*  
 0+P[
0  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 ?_<14%r;  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 jeLC)lQ*  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 Xv2u7T\  
s${|A
=  
mY& HK)  
X1J
'  
6. 参数：非球面透镜 :"utFBO  
x_eR/B>  
wFHz<i!jr&  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 5jS8{d0  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 -sqoE*K[8  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 FsXqF&{  
8`4Z%;1  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ~ 6`Ha@  
A"PmoV?lAm  
X61p xPa  
CdFr YL+F  
6%8,OOS  
7. 结果：非球面透镜 1|8<!Hx#-  
X7~AqG  
__Tg1A  
 生成期望的高帽光束形状。 d#OE) ,`  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 Q&d"uLsx  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 Hb:@]!r>  
`dpm{sn  
MPxe|
Wws  
N%K%0o-  
\A'tV/YAd  
8. 总结 wFHbz9|@I  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 q/N1q&  
JF%_8Ye5  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 hCX_^%  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 A['0~tOP  
fkjo  
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。 $^XCI%DH  
ra[*E4P9L*  
扩展阅读 }wkZ\q[  
0wlKBwf`J  
扩展阅读 w]ZE('3%W  
 开始视频  t R(Nko  
-     光路图介绍 o[ua$+67E  
 该应用示例相关文件： v[UrOT:  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 F4xXJ"vc  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 +uD4$Wt_F