[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) U3UDA  
应用示例简述 8M&q  
1. 系统细节 6Yu&'[?H$  
 光源 gcKXda(  
— 高斯激光束 :t8?!9g  
 组件 1U(P0$C  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 $63_*9  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 NplWF\5y  
 探测器 +i0j3.  
— 视觉感知的仿真 ?7]UbtW[  
— 高帽，转换效率，信噪比 H;.${u^lhd  
 建模/设计 MJDW-KL-  
— 场追迹： ZS\~GQbG  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 -m"9v%>
Y  
JsZLBq*lP  
2. 系统说明 P/e6b .M  
~As/cd>9  
5_\+8A*  
_d`)N  
3. 建模&设计结果 }
S,KUH.  
lK0pr  
不同真实傅里叶透镜的结果： lI*uF~ 'D  
z 7 s&7)a  
nA)KRCi
 
\lBY4j+;  
4. 总结 2C59f
Xfd  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ObyF~j}j  
u>y/<9]q8  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 (aTpBXGr=  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 8uD%  
aSVR+of  
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。 Fd(o8z8Q  
(S)jV0  
应用示例详细内容 OB5t+_s  
J7Y lmi  
系统参数 ^2}p%j>  
*< ?~  
1. 该应用实例的内容 W#sCvI@  
k0^t$J W  
X7Z=@d(
 
sG K7Uy  
59X'-fg,  
2. 仿真任务 mDX UF~G[  
H2oD0f|  
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。 .;,` bH0  
:|TQi9L$rj  
3. 参数：准直输入光源 ;cD&qheDV  
1h,m  
iQ#dWxw4  
E~K5n2CI  
4. 参数：SLM透射函数 z5q(  
<C{uodFll  
l`(pV ;{W  
5. 由理想系统到实际系统 >uy(N  
>'g>CD!  
R^+,D  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 3"HX':8x  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 =OR"Bd:O  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 ToE^%J4  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 DR c-L$bD  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 ywkyxt  
sB+ B,DF  
m#a1N  
D9/PVd&#  
V:*6R/Ft  
应用示例详细内容 M'>8P6O  
_<m yM2z  
仿真&结果 U{?#W  
/&!4oBna  
1. VirtualLab中SLM的仿真 /pYp,ak
 
ipH'}~=ID  
 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)。 dQ`=CIr  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 &{zRuF  
 为优化计算加入一个旋转平面 7I;A5f  
1|/-Ff"1@  
j&w4yY  
(!"&c* <  
2. 参数：双凸球面透镜 6H'W]T&  
'd |*n#Dqc  
J[{?Y'RUM  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 <&MY/vV  
 由于对称形状，前后焦距一致。 r";;Fk#5  
 参数是对应波长532nm。 AoFxho  
 透镜材料N-BK7。 D5$|vv1  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 G^&P'*  
Q1^kU0M}  
.ovG_O  
;:Q&Rf"@%  
gvCQ![  
Y wu > k  
3. 结果：双凸球面透镜 "U o~fJ  
Y"UB\_=  
D V=xqC6}  
 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。  @s7wKk  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 1^AG/w  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 Ac8t>;=&  
Ee097A?1vj  
1dl(`=^X  
Sgq" 3(+%,  
{N'<_%cu  
4. 参数：优化球面透镜 2f0qfF  
r O-=):2  
[iUy_ C=qp  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 PS'SIX  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ^ RIWW0  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 6S&OE k  
 透镜材料同样为N-BK7。 )JXy>q#  
iCNJ%AZH  
{pz7ADK<  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 +~\1g^h  
fX{Xw0  
vu|-}v?:  
0T.kwZ8  
5. 结果：优化的球面透镜 W,bu=2K6  
TxvvCV^  
@r3,|tkrz  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 .kp3<.  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 |oX1J<LM  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 $8WeWmY  
M@<r8M]G  
Wo7`gf_(  
\W+Hzf] W#  
6. 参数：非球面透镜 G0b##-.'^  
k~IRds@G  
3='
Kii=LA  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 K8 Hj)$E61  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 EFzPt?l  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 {Y1&GO;  
\e' oAhM  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 yII+#?D  
D8\9nHUD`  
Y{g[LG`U  
Ls
/*&u  
v{pW/Fu~  
7. 结果：非球面透镜 H?wf%0  
>9,:i)m_  
BDT"wy8  
 生成期望的高帽光束形状。 DA^!aJ6iF  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 Iwe  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 Ib2n Bg>j  
W<T Ui51Y  
ih(Al<IS  
349BQ5ND  
9v?rNJs  
8. 总结 [i8Ju  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 E'^ny4gL  
9gac7(2`)  
 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
._g[qa  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 
_V(FHjY  
\]
0+J  
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。 Qq3>Xv <  
*3rp g  
扩展阅读 58t~? 2E  
:;KQ]<  
扩展阅读 +2g}wH)l  
 开始视频 J+l#!gk$!  
-     光路图介绍 H^<?h6T  
 该应用示例相关文件： V)]lca  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 &Xi]0\M)  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 ~~}8D"