[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) [eDRghK  
应用示例简述 L'"od;(6R  
1. 系统细节 K$$%j"s
 
 光源 ;~}!P7z  
— 高斯激光束 m .En!~t  
 组件 1u* (=!  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 H_l>L9/\  
— 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 pQm-Hr78
j  
 探测器 ^w*vux|F  
— 视觉感知的仿真 D]V&
1n  
— 高帽，转换效率，信噪比 q}&+{dN\1  
 建模/设计 `KP}pi\  
— 场追迹： +J !1z  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 d%1Vby  
Yp$@i20  
2. 系统说明 'f.
5hX(Y  

n+'s9  
i_$?sg#=yk  
4DGKZh'm"  
3. 建模&设计结果 Ez>!%Hpn\  
<FvljKuq+  
不同真实傅里叶透镜的结果： j2#B l  
Ak\"
C4s  
O(T6Y80pU  

3TKl  
4. 总结 ksqb& ux6  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 !j0iLYo(*  
%S%0/  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 y$?O0S%F  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 *jy"g64j  
MV?sr[V-oP  
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。 CyJZip  
~A
>-tn}O  
应用示例详细内容 7"{
CBbT  
35SL*zS@-
 
系统参数 42 rIIJ1A  
U9//m=_  
1. 该应用实例的内容 p;vrPS  
h)?Km{u%  
71HrpTl1fw  
fR lJ`\ t  
p,2H8I){  
2. 仿真任务 [i]%PVGW  
ze#ncnMo  
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。 &_Gu'A({J  
Q".p5(<  
3. 参数：准直输入光源 ^}hSs
E  
Dzw>[   
IpsV4nmnz-  
S!~p/bB[+I  
4. 参数：SLM透射函数 bY=Yb  
~*G}+Ur$2  
x>[ gShAV!  
5. 由理想系统到实际系统 ?*U:=|
  
?h ym~,  
El3Ayd3  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 M_F4I$V4  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 9QN(Wq@  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 r Ww.(l  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 RS Vt

 
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 ~fly6j|u  
vb k4  
Oat #%  
4{ exv  
unkA%x{W;  
应用示例详细内容 o%73M!-  
<h1J+  
仿真&结果 4ak} "Z  
'J#uD|9)  
1. VirtualLab中SLM的仿真 v|YJ2q?19  
>4AwjS}H  
 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)。 >qynd'eToR  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 <p8>"~R  
 为优化计算加入一个旋转平面 aW$))J)0  
;5}y7#4C  
\AB*C_Ri  
hU
MFfc?  
2. 参数：双凸球面透镜 q|R$A8)L.  
(`K~p Z  
0Ewt >~n  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 %v1*D^))  
 由于对称形状，前后焦距一致。 IHf#P5y_  
 参数是对应波长532nm。 M%FKg/  
 透镜材料N-BK7。 x\6i(k-  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 m_>~e}2'A  
0'tm.,  
05vu{>  
m?Dk(DJ  
\G &q[8F\  
Qx !! Ttd{  
3. 结果：双凸球面透镜 V
@1K  
I}7=\S/@  
.aqP=  
 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。 q e;O Ox  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 tM{U6k  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 uB uwE6  
7!E7XP6,~>  
ZlsdO.G  
G@]|/kN1y  
s$;IR c5!6  
4. 参数：优化球面透镜 rlVo}kc7:  
[=I==?2`X  
mnWbV\VY  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 e.^Y4(  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 nXF|AeAco  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 "t)|N dZm  
 透镜材料同样为N-BK7。 x<e-%HB*-  
9k>=y n  
I`}<1~ue  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 <E&"]  
SB`"%6  
n`)wD~mk  
s|=.L&"   
5. 结果：优化的球面透镜 auT$
-Ki8  
]&/KAk  
BHBMMjY5  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 .Qeml4(`3  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 GCEq3 ^/  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 /!Kl  
d[
.JEgU  
tpi>$:e  
kaj6C_k|  
6. 参数：非球面透镜 ePJtdKN:  
~.wDb,*  
RDu'N  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 \V,;F!*#G  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 +~A<&7[}  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 )vFZl
]  
NTtRz(  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 A?xb u*zV,  
Tse Pdkk  
MO$dim>  
.%4{
zaB  
?I`ru:iG  
7. 结果：非球面透镜 /M "E5  
<KDl2>O  
NK@G0p~O  
 生成期望的高帽光束形状。 h}U\2$5  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 }3Y3f).ZW  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 8\^[@9g3\3  
txwTJS
cg  
4;ig5'U,  
P2Ja*!K]  
QAy9RQ0  
8. 总结 zoV-@<Eh  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 E@_M|=p&  
L_rKVoKjt  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 SdfrLdi}Y  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 J dDP  
Xx0}KJq~"  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 O$%C(n(  
Cu\A[6g,  
扩展阅读 ya'@AJS  
fodr1M4J  
扩展阅读 m dC.M$  
 开始视频 "]nbM}>  
-     光路图介绍 xe
: D7  
 该应用示例相关文件： 66%#$WH#  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 p5~
;8Q7  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 ]AGJPuX