[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) K>r,(zgVc  
应用示例简述 +]A:M6P:{v  
1. 系统细节 ]&xk30  
 光源 ?U5{Wa85D  
— 高斯激光束 # 448-8x  
 组件 |\<`Ib4j  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 p7VTa~\zA  
— 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 B=y
qW  
 探测器 }Jve cRtg1  
— 视觉感知的仿真 ]kG"ubHV?h  
— 高帽，转换效率，信噪比 Vb4#,  
 建模/设计 ^aMg/.
j  
— 场追迹： lL3khJ:%  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 KL:j
?.0  
C'+YQ]u  
2. 系统说明 7he,?T)vD  
z(exA  
/-ch`u md  
 |`f$tj  
3. 建模&设计结果 `d +Da=L  
,p@y] cr  
不同真实傅里叶透镜的结果：
\oXpi$  
@ ZwvBH  
\H~T>j{N  
NP#w+Qw  
4. 总结 eV"h0_ox  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 P[#e/qnXu|  
='sHj4hU  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ;|5F[  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 e*(!^Q1  
M~#gRAUJ  
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。 =Z3F1Cq?  
9ni1f{k  
应用示例详细内容 ^qvbqfh  
r CHl?J  
系统参数 } FlT%>Gw  
[0[i5'K:  
1. 该应用实例的内容 GR.^glG?6  
|y# Jx  
uaGk6S  
qu6D 5t  
cAqLE\h  
2. 仿真任务 R'`qKc  
ksqQM
 
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。 V/LLaZTE  
9y8&9<#  
3. 参数：准直输入光源 7Lc]HSZo,  
<X^
@*79m  
/-qNh>v4  
4*#18<u5  
4. 参数：SLM透射函数 \fr~
  
B=T'5&  
'$IKtM`L  
5. 由理想系统到实际系统 F>6|3bOR  
x0D*U?A  
VUGmi]qd  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 $}q23  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 \?ZB]*Fu  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 |A9F\A->4  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 T_ <@..C  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 @#>rYAb8,  
oUr66a/[U  
1 ~*7f>  
)Y0!~# `  
m%?pf2%I#  
应用示例详细内容 0c]/bs{}  
l -mfFN  
仿真&结果 A_ZY=jP   
9dLV96
  
1. VirtualLab中SLM的仿真 NC`aP0S  
|?xN\O^#}  
 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)。 ?V.cOR`6  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ^4hO  
 为优化计算加入一个旋转平面 ^Za-`8#`L  
tBWrL{xLe  
\<>ih)J@tt  
b<ZIWfs  
2. 参数：双凸球面透镜 u8g~
  
JPUW6e07o  
^j7Vt2-  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ({)+3]x  
 由于对称形状，前后焦距一致。 fk>aqm7D!  
 参数是对应波长532nm。 .},'~NM]  
 透镜材料N-BK7。 su(1<S}  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 >J?fl8  
`r':by0M  
[Ek7b*  
1{.|+S Z!  
~P,lz!he_  
n\D&!y[]F  
3. 结果：双凸球面透镜 e}7lBLK]*  
<w9JRpFY  
9
YyLf;  
 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。 (gU!=F?#m  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 S Lj!v&'  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 $6 9&O  
y9GoPC`z  
hEH?[>9  
[kB7@o  
5m 4P\y^a  
4. 参数：优化球面透镜 5PJhEB  
pa3{8x{9m  
<2x^slx)?  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 n'LrQU  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 q:0N<$63  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 KYI/  
 透镜材料同样为N-BK7。 o[w:1q7  
HM1Fz\Sf  
'sKk"bi;0  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 p)-^;=<B3  
a#k6&3m&  
ZJJY8k `  
`UaD6Mc<Mz  
5. 结果：优化的球面透镜 ZvX*t)VjTz  
s^9Voi.y  
^ VyKd  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 'GWN~5  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 "+nRGEs6  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 Q"d^_z]K  
RSRS wkC  
#gN&lY:CFn  
,w4(kcg%iQ  
6. 参数：非球面透镜 yx[/|nZDC4  
|syR
6(U}  
xLajso1g69  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 U'_Q>k  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 Pmx-8w  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 }R2u@%n{  
V2EUW!gn 2  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 b_taC^-l  
iWkWR"ysy  
#:_Kws>+  
EME|k{W  
ebhXak[w  
7. 结果：非球面透镜 Bkc4TO  
YkSl^j[DHs  
t{9GVLZ  
 生成期望的高帽光束形状。 v{4$D~I  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 V f&zL Sgr  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 c)85=T6*aA  
%wy.TN  
T'9'G M  
:3Ox~o  
hi(;;C9  
8. 总结 1CZgb  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 TIDO@NwF  
H*R"ntI?w  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 9TC,!0U{_.  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 cV6D<,)  
C}Cs8eUn  
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。  mq.`X:e  
K\r8g=U  
扩展阅读 CAhXQ7w'Z  
+O{*M9B  
扩展阅读 2/^3WY1U  
 开始视频 ~<bZ1TD   
-     光路图介绍 rM%1GPVob  
 该应用示例相关文件： (L&d!$,Dv  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 q|(HsLs  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 Wac&b