[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) VLL
CdZ%  
应用示例简述 ;$il_xA)\>  
1. 系统细节 L lNd97Z  
 光源 ?QbxC,& i  
— 高斯激光束 per$%;5E"  
 组件 g`n5-D@3  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 cN?}s0  
— 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 ?FV>[&-h#I  
 探测器 vq?aFX9F  
— 视觉感知的仿真 G(Ky7SZ  
— 高帽，转换效率，信噪比 .+.'TY--  
 建模/设计 hxT{!g  
— 场追迹： h<1p
GQV  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 %}`zq8Q
;  
@,9cpaL3  
2. 系统说明 $FJf8u`  
QTC-W2t]  
_Hp[}sv4)  
"/#=8_f  
3. 建模&设计结果 A.8[FkiNmD  
l`mNOQ@}'  
不同真实傅里叶透镜的结果： 3hD
\6,@  
w>TlM*3D/  
(X{o =co,  
wf,B/[,d  
4. 总结 ?as1^~  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 N -z  
}w|a^=HAp  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ?l/$cO  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 8*7,qX  
(+iOy/5#u  
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。 -Uj3?W  
-^f>=xa4J  
应用示例详细内容 23iMG]J&  
K}feS(Ji  
系统参数 #Rj&PzBe  
\'>ZU-V  
1. 该应用实例的内容
#GVf+8"  
{gkY:$xnrG  
-~rZ| W~v  
`0z8J*T]  
rGt/ /6  
2. 仿真任务 D=^|6}  
qF? n&>YG  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 `^G?+p2E  
{Y6;/".DM  
3. 参数：准直输入光源 N,0&xg3  
GU,ztO.w3  
vFx0B?  
R[bI4|t  
4. 参数：SLM透射函数 [+2iwfD  
D\LXjEme.  
I$R
a*r  
5. 由理想系统到实际系统 cxB{EH,2Um  
n]<>$  
tYzpL  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 qi]"`\  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 2t3DQ  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 p3
W-*lE  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 @ |^;d  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 i9=*ls^Cx  
^)%TQ.  
RK\$>KFE  
JIh:IR(ta  
?rSm6V  
应用示例详细内容 Xt$o$V  
W
u|ANc  
仿真&结果 1b
 LY1  
(O`2$~mIM  
1. VirtualLab中SLM的仿真 cd3;uB4\,  
Pu`;B  
 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)。 ;UPI%DnE]  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 T8US` MZ  
 为优化计算加入一个旋转平面 -8%[7Z]  
Qs #7<NQ  
o"Mhwh  
'^ob3N/Y [  
2. 参数：双凸球面透镜 I?~iEO\nh  
t` f.HJe  
7:P+S%ZL  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 4lsg%b6_%,  
 由于对称形状，前后焦距一致。 grbUR)f<?-  
 参数是对应波长532nm。 -+,3aK<[  
 透镜材料N-BK7。 .j l|?o  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 V^D!\)#  
n*nsFvt%o  
n~C!PXE  
t(Sjo8, b  
)2dTgvy  
>og- jz  
3. 结果：双凸球面透镜 E5`KUMZkq  
*)0-N!N#)  
%DIZgPd\  
 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。 k]] e8>  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 TZ>_N;jTZ  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 TBr@F|RXiO  
(N/KP+J$n  
U_l#lGA(H  
-V'h>K  
DD^iEh
G  
4. 参数：优化球面透镜 y{O817 \  
t/Y)%N  
Ow f:Kife  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 ? ht;ZP  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 SO8b~N  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 I]vCra  
 透镜材料同样为N-BK7。 JoIh2PD  
Y2
QX9RN  
j _p|>f<}  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 }Gi4`Es  
#a|.cm>6  
d%w#a3(  
CTh!|mG  
5. 结果：优化的球面透镜 %wk3&EC.  
Hy| X>Z  
4!)=!sL;  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 \
95O  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 { 2\.  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 &* 1iW(x  
SU80i`  
MB:*WA&  
R(dOQ. ;  
6. 参数：非球面透镜 vAH`tPi>  
z(JDLd  
*Iir/6myM  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 6E0{(*  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ,bnrVa(I  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 %K7wScz7  
JVawWw0q  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ,'c?^ $J|z  
ZCuLgCP?Z  
4y|%Oj  
NU{`eM  
4o``t]  
7. 结果：非球面透镜 M,(UCyT  
F!pgec%]'  
6 ~LCj"  
 生成期望的高帽光束形状。 Vb$
4'K'  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 `%
nj$-W:  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 j$mCU?  
OS7^S1r-  
hUO&rov3@  
@24)*d^1  
g+  P  
8. 总结 -lDAxp6p  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 3wf&,4`EX  
fOtzbYVC  
 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%:{  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ?D8+wj  
1p }:K`#{  
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。 WPbG3FrL!  
`iT{H]po  
扩展阅读 s%xhT  
~;uc@GGo  
扩展阅读 gtVnn]Jh  
 开始视频 || 0n%"h>i  
-     光路图介绍 `Eq~W@';Q0  
 该应用示例相关文件： ?Ja&LNI9S  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 5kbbeO|0G  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 U2TR>0l