[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) ~8GFQ ph  
应用示例简述 "uaMk}[ <!  
1. 系统细节 fh](K'P#^  
 光源 9~p[  
— 高斯激光束 j`~Ms>  
 组件 M luVx'  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 Tk5W'p|
6f  
— 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 a-=8xs'
 
 探测器 /ro=?QYb  
— 视觉感知的仿真 thifRd$4  
— 高帽，转换效率，信噪比 {]
%0lf:  
 建模/设计 gk"$,\DI  
— 场追迹： :
I+Gu*0WD  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 S7/eS)SQR  
4\Tl\SZ?  
2. 系统说明 XCU7xi$d  
_$ +^q-  
M<kj_.  
9f&C  
3. 建模&设计结果 KX'{[7}m'  
6)Y.7XR  
不同真实傅里叶透镜的结果： n:yTeZ=-s4  
&6ZD136  
23Nw!6S  
8W,Jh8N6  
4. 总结 }a/x._[s  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 D ,o}el
 
C|}iCB  
 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<,*3huj  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 g^}8:,F_  
mi,E-  
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。 L"o>wYx
 
+yk24 `>  
应用示例详细内容 j4|N-:  
ykV 5  
系统参数 Y]/%t{Y  
6W]9$n\"?  
1. 该应用实例的内容 gcdlT7F)b-  
lT&eJO~?5  
x{n`^;Y1  
+l9!Fl{MK\  
amOnqH-(  
2. 仿真任务 4KIRHnaj  
SYCEQ5 -  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 AiEd!u.  
gMWjk7  
3. 参数：准直输入光源 =cm~vDl[  
ST:A<Da"  
wt!nMQ  
/aZ+T5O  
4. 参数：SLM透射函数 5=v}W:^v.  
ow_W%I=6  
9Iwe2lu  
5. 由理想系统到实际系统 1IC~e^"  
{`LU+  
x:),P-~w  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 }<@b=_>S  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 S- pV_Ff  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 ~<_2WQ/$  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 ADDSCY=,  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 r'^Hg/Jzt  
}1Gv)l7  
Z>)Bp/-  
jQ2Ot<  
PsnWWj?c  
应用示例详细内容 ^p[rc@+  
>O*IQ[r-  
仿真&结果 :=u?Fqqws  
/?@3.3sl_  
1. VirtualLab中SLM的仿真 ^l9N48]|?  
_ba>19csq%  
 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)。 :Av#j@#  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 _jLL_GD  
 为优化计算加入一个旋转平面 6$kqa
S##  
5ymk\Lw  
`Aw^H!  
3Dng1}  
2. 参数：双凸球面透镜 a%kQl^I4  
Al}6q{E9+8  
C-Q28lD}f  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 F5P[dp-`1  
 由于对称形状，前后焦距一致。 wSa)*]%  
 参数是对应波长532nm。 }
=<  
 透镜材料N-BK7。 N5Q[nd  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ^hc!FD  
 .E`\MtA  
~Sj9GxTe  
,}3 'I [  
hIy~B['  
n^Hm;BiE#  
3. 结果：双凸球面透镜 hQYL`Dni  
w65K[l;2  
d,+Hd2o^X  
 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。 }>>1<P<8-  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 Uwf+  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 0?s|i :  
$"+djI?E9  
O_`VV*  
BXtCSfY$  
b*a#<K$T_  
4. 参数：优化球面透镜
Q6PHpaj  
'(U-(wTC'/  
X <f8,n
 
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 q!.byrod  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 .+PI}[g  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 .nrMfl_  
 透镜材料同样为N-BK7。 \UPjf]&  
VCV"S>aVf  
`=4r+  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 W0dSsjNio  
|XQIfW]A  
L-ET<'u  
SF7\<
'4\N  
5. 结果：优化的球面透镜 .B7,j%1r  
:flx6,7D  
0(eBZdRO  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 2;k*@k-t  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 JZ)RGSG i  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 vx>b^tJKC  
4w*Skl=F}  
a!a-b~#cx  
gwLf'  
6. 参数：非球面透镜 7I&&bWB  
;Y00TGU  
sd*p/Q|4  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 h}[-'>{  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ]OM"ZG/^  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 e^8 O_VB  
*:Y%HAy*  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ,f~J`3(&  
&Y!-%{e  
Ur9?Td'*>  
6/5YjO|a  
^H~h\,;zQ  
7. 结果：非球面透镜 6V$Avg\6\  
aRj9E}  
bWH&P/>  
 生成期望的高帽光束形状。 yQU{zY  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 Z-^LKe  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ,BH@j%Jmy  
G? ]
)o5  
.!Oo|m`V@  
U_M$#i{_  
m,VOx7%n  
8. 总结 {&cJDqz5=  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 J1,9kCO  
y^;#&k!
 
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 '9laa=H%8  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 2y//
'3[  
m}C>ti`VD  
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。 .8@$\ZRP  
Iox
gjUa  
扩展阅读 5y
d MMb  
zZ7;jyD  
扩展阅读 B~6&{7xc%  
 开始视频 ;ic3).H  
-     光路图介绍 g,Lq)'N;O  
 该应用示例相关文件： w{Ivmdto  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 2a-w% (K  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 \9cbI3rGz