[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) vRs5-T  
应用示例简述 Puh&F< B  
1. 系统细节 )T_#X!  
 光源 1=.?KAXR  
— 高斯激光束 K@lV P!z  
 组件 z$b!J$A1  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ]vErF=[U,  
— 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 9m!fW|4  
 探测器 v,B\+q/  
— 视觉感知的仿真 {D#`+uw  
— 高帽，转换效率，信噪比 xb\:H@92  
 建模/设计 _%B`Y ?I`  
— 场追迹： bS<p dOX_  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 +Eg# 8/q  
N|}`p"  
2. 系统说明 A@r,A?(  
NR{:4zJT  
T(DE^E@a  
4N&}hOM'S  
3. 建模&设计结果 }fZBP]<I(  
AJu.  
不同真实傅里叶透镜的结果： IF1}}[Ht  
N%+M+zEJ  
KMcP!N.I  
wxxC&
!  
4. 总结 W{d/m;<@N  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 >wwEa4   
Q{60^vg  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 rg\w!L(  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 *Q?HaG|S  
[G*mQ
@G9  
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。 1wt]J!hgV  
/Z_QCj  
应用示例详细内容 u.6%n.g  
DP_\%(A  
系统参数 [qB=OxH?  
^(R gSMuT`  
1. 该应用实例的内容 =_Rd0,  
/Y:
Zqk3  
9 pn1d.  
|1o]d$3m  
4tjRju?  
2. 仿真任务 p WHu[Fu  
6%-2G@6d  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 Ai;Pht9qi  
R#>E{[9  
3. 参数：准直输入光源 {YFru6$  
1Jt%I'C?  
Alz#zBGb  
=[kv@
p  
4. 参数：SLM透射函数 S5JnJkNn  
zPe .  
x/~M=][tN  
5. 由理想系统到实际系统 5|Qr"c$p  
J']W7!p  
XJ"9D#"a>  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 6c:$[owC  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 -SQYr  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 uw]Jm"=w  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 a$ }^z  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 f+&yc'[  
s6I]H  
y3#\mBiw  
>:=TS"}yS}  
0Ko,S(M_  
应用示例详细内容 myXV~6R 3  
0^=S:~G  
仿真&结果 ?k#%AM  
#p]On87>  
1. VirtualLab中SLM的仿真 L<:ya  
dn Xc- <  
 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)。 aozk,{9-  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 (&S v$L@  
 为优化计算加入一个旋转平面 kQ +   
=GF+hM/~  
0pQ>V)  
rTH@PDk>)  
2. 参数：双凸球面透镜 <:?&}'aA  
m#Cp.|>kP4  
)~6974  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 NoMC*",b>  
 由于对称形状，前后焦距一致。 3]'3{@{}H  
 参数是对应波长532nm。 SNQ+ XtoO  
 透镜材料N-BK7。 %UmE=V  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 zMa`olTZ  
o}T]f(>}  
m2;%|QE(  
@:Ns`+ W*  
ZrTq)BZ  
"783F:mPh  
3. 结果：双凸球面透镜 <,m}TTq  
,GK>|gNsb  
X**w
RF  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 ^C(AMT  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 DT*/2TH*l  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 Ct B> s7  
!o`al` q'  
:A[ Gtc(_  
E(TY%wO  
eA!aUu  
4. 参数：优化球面透镜 As"'KR  
Qwb@3{  
z >pq<}R6  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 TqWvHZX  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 pRC#DHcHh  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 69_c,(M0  
 透镜材料同样为N-BK7。 MFC= oKD  
s#4 "f  
^!A{ 4NV  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 b&LhydaJ  
Va1|XQ<CL  
"MyYu}AD  
4-m}W;igu  
5. 结果：优化的球面透镜 `aCcTs7~]p  
QPBf++|  
C4b3ZcD2  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 1f}Dza9  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 V482V#BP  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 er97&5  
0py0zE6,,  
Q 5Ln'La$  
n.XT-X^  
6. 参数：非球面透镜 +jHL==W&  
p}C3<
[Nk  
W{k}ogI;  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 xEbcF+@  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 6CCM7  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 C<{k[!N%zm  
T'w=v-(J  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 zg)]:  
xNT[((  
Lw3Z^G  
&Uzg&eB  
:g][99  
7. 结果：非球面透镜 d~qDQ6!  
;0ake%v]  
."9v1kW  
 生成期望的高帽光束形状。 htIV`_<Ro  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 `?~pk)<C].  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。  ~UXW  
kGCd!$fsk  
\vKMNk;kz  
C]{43  
,*Sj7qb#  
8. 总结 T'FRnC^~  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 yY8q{\
G  
E{h  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 z~Gi/L
n  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Fz-Bd*uS  
!MoGdI-<r[  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 \ VJ3  
]
5B5J  
扩展阅读 )|3?7?X  
*V5R[   
扩展阅读 4h?[NOA"  
 开始视频 Xn4U!<RT"  
-     光路图介绍 98G>I(Cw%  
 该应用示例相关文件： Hcuvu[)T"  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 W$ M4#  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 Q R;Xj3]v