[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) i
MRwp+$  
应用示例简述 1 I",L&S1  
1. 系统细节 % +\."eC  
 光源 YkQd  
— 高斯激光束 s=/v';5J2!  
 组件 j^2j&Ta  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 IRqy%@)  
— 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 ,izO{@We2{  
 探测器 d9|<@A  
— 视觉感知的仿真 8Kk(8a&v  
— 高帽，转换效率，信噪比 Tc3yS(aq  
 建模/设计 'a.qu9PJ  
— 场追迹： LvYB7<zk>  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ?p8_AL'RS  
gt w Q-  
2. 系统说明 D*|Bb?  
WQO) =n  
K8Y=S12Ti  
2P{Gxz<#  
3. 建模&设计结果 T:W4$P  
i,9)\1R  
不同真实傅里叶透镜的结果： Q#[9|A9  
CF5`-wj/#  
(7=9++uU  
n#_$\ p>Yd  
4. 总结 Vj>8a)"B5a  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 UU0,!?o4  
"AGLVp.zT  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 *$ %a:q1U  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 [Hh9a;.*}h  
u!qP  
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。 ))'<_nD  
n^6j9FQ7  
应用示例详细内容 'Ne@e)s9  
N_[*H  
系统参数 !f&g-V  
^eYVWQ'  
1. 该应用实例的内容 k7A-J\  
P3 ^Y"Pv?  
!ff&W1@  
Czu\RXJR  
"o}+Ciul  
2. 仿真任务 #],&>n7'  
Otm0(+YB7  
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。  t[ C/  
9j:"J` '  
3. 参数：准直输入光源 x39<6_?G  
ZSd4z:/  
XFV!S#yEZ  
9\JF`ff_  
4. 参数：SLM透射函数 U2s /2 [.  
Z
^MNf  
K~ehP[^  
5. 由理想系统到实际系统 *N'p~LJ  
UH/\  
oj_3ZsO  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 WWHoi{q  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 n$,*|_$#  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 u.Tcg^v  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 bYQRBi  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 Ffta](Z;  
Px`!A EFd[  
2
JcjZn  
a\YV3NJ/A  
tr}Loq\y  
应用示例详细内容 ?|B&M\}g  
` 3K)GA  
仿真&结果 o.\F.C$  
uw+M  
1. VirtualLab中SLM的仿真 bTs?!~q  
k%QpegN  
 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)。 -"60d @.  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 h Pa_VrH  
 为优化计算加入一个旋转平面 :mn>0jK,N  
_1!OlQ  
~d*(
=G  
!s?nJ(p  
2. 参数：双凸球面透镜 K':;%~I  
cI?8RF(;  
3Xy-r=N.l  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 &/]Fc{]^$f  
 由于对称形状，前后焦距一致。 |kV*Jc k  
 参数是对应波长532nm。 .j<]mUY  
 透镜材料N-BK7。 HqD^B[
jS  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ZO$m["|  
@x'"~"%7b  
b:]V`uF?  
|My4SoOF  
h2J/c#Qvh  
?8Z0Gqt74  
3. 结果：双凸球面透镜 kH7(@Pa  
NmJWU:W_@  
.Blf5b  
 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。 Y^}Z>  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 Rww{:R  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 =sJ
7=39  
};jN\x?&q  
Jx](G>F4f1  
9V@V6TvW>&  
"8^ Ch{G-  
4. 参数：优化球面透镜 8hJ%JEzga  
q[W 0 N>  
^^as'Dk  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 ![_*(8v}S  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 $r8 ^0ZRr  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 4;]hK!AXS  
 透镜材料同样为N-BK7。 r6} |hpJ8  

,\  
k_5L4
c:"  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 v>Yb/{A  
EGzzHIZ`!  
CpeU5 o@  
kG@@ot" n  
5. 结果：优化的球面透镜 b TM{l.Aq3  
_%!c+f7  
{kCw+eXn?  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 pg.ri64H<  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 J|kR5'?x  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 o(LFh[  
]?+p5;{y4  
L>W'LNXCv  
Q$1bWUS&  
6. 参数：非球面透镜 M&@b><B  
o` ZQd,3  
: $Y9jR  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 ")dH,:#S  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 
Ax?y  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 zHL@i0>^  
P&)xz7wG  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 YoZFwRQU  
6[LM_eP  
/F-qP.<D,r  
|_*O'#jx  
Xti[[sJ
 
7. 结果：非球面透镜 bRJMYs  
7/ysVWt  
!QHFg-=7  
 生成期望的高帽光束形状。 Hh-+/sO~"  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 )- viGxJ@  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 L[H5NUG!  
TI#''XCB5  
sCis4gX.]  
%Bn?n{/  
V_RTI.3p  
8. 总结 #Jn_c0  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 v!Pb`LCqK  
8x8uo  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 9
:,\gw>F  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 e8]\U/
 
ng:9 l3x  
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%K\C  
S\5bmvqP"  
扩展阅读 4.h=&jz&  
{u\
Mj  
扩展阅读 " '6;/N  
 开始视频 OQT;zqup  
-     光路图介绍 t!x5fNo)  
 该应用示例相关文件： ,:
`4%  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 T[uiPs/xD  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 +~roU{& o