[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) C)
FO:lLr\  
应用示例简述 XdThl  
1. 系统细节 vkJyD/;=  
 光源 M887 Q'HSi  
— 高斯激光束 J?TCP%  
 组件 K_Y{50#  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 B!J?,SB  
— 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 <%3fJt-Ie  
 探测器 6_" n  
— 视觉感知的仿真 ){P`-ZF  
— 高帽，转换效率，信噪比 5P<1I7d  
 建模/设计 MF.!D;s  
— 场追迹： 9~j"6wS  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 A4(L47^  
Ht+roY  
2. 系统说明 <-N eusx%  
}2S!;swg+  
G3|23G.~)(  
uY)4y0  
3. 建模&设计结果 cHr]{@7Cs  
"JmbYb#Z  
不同真实傅里叶透镜的结果： HLz<C  
H#GR*4x  
W (TTsnnx  
gmu.8  
4. 总结 l+6@,TY1U  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 )x[=}0C  
rMWvW(@@D  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 bS:$VyH6  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ,[p?u']yZz  
<hy!B4  
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。 `m1stK(PO  
qDswFs(
 
应用示例详细内容 'p[6K'Uq5  
jS3@Z?x?*  
系统参数 Bz,D4E$  
J%ws-A?6rN  
1. 该应用实例的内容 o(v`  
7>7n|N  
`4@`G:6BL  
_d~GY,WTdO  
+>ituJ  
2. 仿真任务 p({|=+bl  
:.H@tBi*E  
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。 V^qBbk%l>D  
FLPN#1  
3. 参数：准直输入光源 s
dXchVC  
^+~$eg&js  
W{ozZuo  
i)@vHh82  
4. 参数：SLM透射函数 jc6~V$3  
|'i ?o  
FhH*lO&  
5. 由理想系统到实际系统 bU}!bol  
G@ybx[_[@  
T;3~teVYB  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 Tz&cm=  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 !Y^$rF-+  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 {XhpxJ__  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 gcX  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 Q4ii25]*  
?\Y7]_]/  
<9=RLENmY"  
Q(8W5Fb?  
~c1~)QzZ  
应用示例详细内容 _;(QMeR  
,aWfGh#$  
仿真&结果 T^xp2cZ  
Vyx&MU.-J  
1. VirtualLab中SLM的仿真 IfRrl/!nw  
mn<ea&  
 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)。 v Ma$JPauI  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 84Hm PPt  
 为优化计算加入一个旋转平面 ~;I{d7z,;  
U/(R_U>=  
mW_A3S5  
0XIrEwm@%  
2. 参数：双凸球面透镜
\BsvUGd  
^n]?!BdU  
QQ,w:OjA0  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 <* PjG}Z.  
 由于对称形状，前后焦距一致。 t^
9q>[/d`  
 参数是对应波长532nm。 ER$~kFE2yP  
 透镜材料N-BK7。 ^T@-yys  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 QPF[D7\  
UgO\+cI  
8J9o$Se  
\}qv}hU  
:TWHmxch  
w@f_TG"Vt  
3. 结果：双凸球面透镜 WHF:>0B  
`[1]wV5(5@  
==j39  
 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。 PsD]gN5"  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 :Ws3+OI'm3  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 t,P+~ A  
gzdgnF2  
WI'csM;M#  
|b7>kM}"  

1Kebl  
4. 参数：优化球面透镜 <~8W>Y\m  
')FNudsC  
[K9q+  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 -XY]WWlq  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ,9M \`6  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 pK1(AV'L  
 透镜材料同样为N-BK7。 o_$r*Z|HG  
+Q_Gm3^  
@fYA{-ZC  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ~d5{Q?T)  
eZJOI1wNp  
s^v,i CH{  
#QDV_ziE5  
5. 结果：优化的球面透镜 %r,2ZLZ  
(}qLxZ/U  
1Q;`<=  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 @',;/j80  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 `") I[h  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 )*JTxMQ  
b
o"I:)n;  
]ogy`O>  
!c`1~a!  
6. 参数：非球面透镜 fu&]t8MJC  
2I4P":q  
BPOWo8TqD^  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 =gqZ^v&5U  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 \%^3Izsc  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 }w@nZG ^&  
Yr,1##u  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 |ZKchd8Yq  
+[7u>RJ  
)T+htD)  
#sHP\|rA  
MdfkC6P  
7. 结果：非球面透镜 \5l}5<|  
8UZEC-K  
*Ee# x!O  
 生成期望的高帽光束形状。 ixkg,  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 %~[F^  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 /L8=8  
\dMsv1\  
jHZ<Gc  
']NM_0  

X[[=YCi0  
8. 总结 /4f;Niem  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 w{qYP  
,5*4%*n\  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 _8>"&1n  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 1WKDG~  
&_6:TqJ  
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。 'huLv(Uu  
/ u{r5`4  
扩展阅读 M@3H]t?  
k4P.}SJ?  
扩展阅读 @mazwr{B  
 开始视频 "8I4]
'  
-     光路图介绍 !]nCeo  
 该应用示例相关文件： (qrT0D6  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 {m?x},  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 73.b9mF