[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) JAb6zpP  
应用示例简述 2.I^Xf2  
1. 系统细节 }F=^O[  
 光源 PX O
!t]*  
— 高斯激光束 GHc/Zc"iX  
 组件 LDj<?'  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 S33j?+
Vs  
— 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 /BA{O&Ro^  
 探测器 jA(vTR.`  
— 视觉感知的仿真 Wr~yK? : ]  
— 高帽，转换效率，信噪比 +%*&.@z_  
 建模/设计 D56<fg$  
— 场追迹： hwnJE958L  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 xhs#u  
~W#sTrK

 
2. 系统说明 Sb&lhgW]c  
@4+#Xd7"  
{,$rkwW  
PRu&3BP  
3. 建模&设计结果 y0bq;(~X~  
1jCo  
不同真实傅里叶透镜的结果： m\u26`M  
l$Gl'R>>*  
kyYLP"oB=  
Yc Q=v
t{  
4. 总结 ?;ukvD  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 %/9;ZV  
v({N:ya  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 -6~'cm  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 dbdM"z4  
^z;JVrW  
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。 "E*e2W  
)q~DT
R^z-  
应用示例详细内容 Kyg=$^{>G  
vv0Q$ O->  
系统参数 u_O# @eOc  
,?cH"@RJ  
1. 该应用实例的内容 6cS>bl  
r4}*l7Q  
c@(&[/q!  
K!z
`  
^-)txC5{T  
2. 仿真任务 nA7M8HB  
f{#j6wZM  
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。 'cZN{ZMWG  
.10y0FL4  
3. 参数：准直输入光源 "j<bA8$Vw  
[]kN16F  
)
U t5+-UK  
?knYY>Kzh1  
4. 参数：SLM透射函数 I~* ? d  
?*"srE,#JX  
KP"%Rm`XN  
5. 由理想系统到实际系统 }CGSEr4'w~  
95W?{> @  
l1=JrpCan  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 K{fsn4rk  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 LaMLv<)k  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 ->{d`-}m'  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 A Io|TD5{~  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 n'FwM\  
sq/]wzT:  
*>8ce-PV  
U977#MXf  
TCKu,}s  
应用示例详细内容 FqFapRX66Z  
=}!Mf'  
仿真&结果 tiPa6tQ  
ecJ6  
1. VirtualLab中SLM的仿真 *LC+ PZV@  
(@0O  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 ,3i,P(?(  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 Ey[On^$  
 为优化计算加入一个旋转平面 AV8T  
a,t``'c;  
aolN<u3G  
{XurC}#\  
2. 参数：双凸球面透镜 ^D^JzEy'?C  
^eYqll/U  
5~sx:0;  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 -Y 9SngxM  
 由于对称形状，前后焦距一致。 ">81J5qgd  
 参数是对应波长532nm。 B?rSjdY4  
 透镜材料N-BK7。 (h-*_a}F4  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 oB1>x^  
penlG36Q  
,|?CU r9Y  
Flxvhl)L  
3voT^o  
fU3`v\
X  
3. 结果：双凸球面透镜 lq:}0<k  
[Qt?W gPj  
RkeltE~u  
 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。 (6p]ZY  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 Scm36sT{  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 NG&_?|OmV  
0H_!Kg  
W/ay.I  
%?C8mA'w  
s?Uh|BfB  
4. 参数：优化球面透镜 98jN)Nl,oD  
9Mp$8-=>7  
<Peebv&v  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 RZpcXv  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 |%a4`
w  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 nP~({:l8X  
 透镜材料同样为N-BK7。 RR;AJ8wd  
~rr 4ok  
5qUTMT['T  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 XZNY4/25G  
ixm&aW6<  
5v)(8|.M  
 h_d+$W5  
5. 结果：优化的球面透镜 'V+
dBt3  
`~UZU@/x  
_lKZmhi  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 ]&~]#vB#  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 5F|8?BkOL^  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 q*![AzFh  
Il@Y|hK  
Syp"L;H8Em  
RyB~Lm`ZK%  
6. 参数：非球面透镜 ^0
4Q%,  
P|2E2=G  
39F Of  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 l%z<(L5  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 \o-&f:
 
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 -F"QEL#  
yV3^Qtb!  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 w=h1pwY  
8n BL\{'B[  
0Z<I%<8bK  
{K{EOB_u  
Lj\/Ji_  
7. 结果：非球面透镜 X2mREt9  
C9DJO:f.2y  
_qqr5NU  
 生成期望的高帽光束形状。 lDC$F N  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 K-<^$VWh  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 +`M!D }!  
R.[Z]-X  
,6!rR,0  
Mr--4D0Hk  
;g_> ;tR/  
8. 总结 1pv}]&X  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 H
+}"q
$  
0,s$T2  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 '/Bidb?  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 m]_FQWfet  
\?j 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。 X1[CX&Am  
.I VlEG0  
扩展阅读 ``,k5!a66\  
BYW^/B Y)  
扩展阅读 `s '#  
 开始视频 b96%")  
-     光路图介绍 <D&)OxEn\  
 该应用示例相关文件： &~UJf4b|A  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 i`/+,<  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 >3:?)