[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) cH6J:0>W  
应用示例简述 AbIYdFXB  
1. 系统细节 465?,EpS  
 光源 X'p%K/-m  
— 高斯激光束 p8MN>pLP%  
 组件 yM*_"z!L  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 *BKIA  
— 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z? (?fyd  
 探测器 %*OQH?pyx}  
— 视觉感知的仿真 }(!3)k7*  
— 高帽，转换效率，信噪比 ^e--4B9|  
 建模/设计 e17]{6y  
— 场追迹： |y4j:`@.  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。  8;O/x  
s#FX2r3=Fg  
2. 系统说明 C0W-
}H  
0(Hzh?t_  
p. KT=dZT  
MP~+@0cv  
3. 建模&设计结果 p21li}Iu  
zT")!Df>'  
不同真实傅里叶透镜的结果： _Zus4&'  
8|tnhA]~  
@zT2!C?^L  
>3&9Wbv>  
4. 总结 P>'29$1'  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ~)*uJ wW/a  
?N&s.  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 !ezy v`  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 4jW <*jM  
tNljv >vI  
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。  NG?g(  
V!QC.D<  
应用示例详细内容 .@psW0T%  
EPU3Jban  
系统参数 ^M+aQg%  
0a:@DOzT  
1. 该应用实例的内容 TPmb]j  
Se>v|6  
c|X}[  
5YLc4z*  
" :V@AT  
2. 仿真任务 V6_~"pRR=  
.\8LL,zT  
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。 V5p->X2#  
9>;CvR  
3. 参数：准直输入光源 5:%`&B\  
XV1XzG#C  
I2z6iT
4nB  
W&7(  
4. 参数：SLM透射函数 Xt!wOW  
zN/n
Kj: Q  
+@~e9ZG%a  
5. 由理想系统到实际系统 ]j]
<CqG  
x[mh^V5ld  
$Km~x  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 (V0KmNCW`  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 &;U F,  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 )*&61  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 SDjJ?K  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 *S'?u_Y7  
'rrnTd c  
# ELYPp]6  
"8E=*2fcw  
b^"mQ  
应用示例详细内容 *!yA'
z<  
Bnw^W_  
仿真&结果 e^v\K[  
#wJ^:r-c`  
1. VirtualLab中SLM的仿真 S$/SFB$)~W  
[XkWPx`  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 \_7'f  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 0O(Vyy  
 为优化计算加入一个旋转平面 -/_hO$|W  
B5[As8
Sa  
|}@teN^J*U  
y:k7eE"  
2. 参数：双凸球面透镜 HBA|NV3.  
@eYD@!  
o1H6E1$=  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 s\(@f4p  
 由于对称形状，前后焦距一致。 "
s/ws  
 参数是对应波长532nm。 fC/P W`4Ae  
 透镜材料N-BK7。 4@0Z<8Mo  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 z6fY_LL  
1*:BOoYx  
Rp>%umDyL  
<3x:nH @  
(]-RL A>  
]'Gz~Z%>F  
3. 结果：双凸球面透镜 =-avzuy#  
NKRm#  
RY\0d
v>  
 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。 c/%GfB[w0  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 DIgur}q)@  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 EmyE%$*T  
7
?8+h  
7gREcL2  
T*k}E  
IV%Rph>d  
4. 参数：优化球面透镜 oAvLSFn  
/1eeNbd  
+ijxv  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 me90|GOx+  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 $5DlCN  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 :bkmm,%O  
 透镜材料同样为N-BK7。 <slrzc_>&  
sIRfC< /P  
{uxTgX  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 .]N`]3$=  
^ZFK:|Ju  
hb1eEn  
~DS.b-E  
5. 结果：优化的球面透镜 GyfKSj;  
6cOlY= bn  
{gzVbZ#  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 5+t$4N+P  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 bQdu=s[  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 (UZ].+)s  
"oh;?gQ.  
s\
Ln  
&,* ILz  
6. 参数：非球面透镜 2_TFc2d  
Nl^uA  
xRZ/[1f!  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 rx@2Dmt6  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 7@&kPh}PG  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 UYzNaw4/x  
w17CZa 6  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 |gU)6}V@  
p[}~Z|(  
>[Tt'.S!?  
3Te&w9K  
R`,|08E  
7. 结果：非球面透镜 %zO>]f&  
@S 0mNA  
H%0WD_  
 生成期望的高帽光束形状。 szD9z{9"y  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 -]G=Q1 1  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 gw$?&[wY  
tjQ6[`  
TgKSE
1  
0D0uzUD-
 
((M>To_l  
8. 总结 un}!&*+  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 V`G^Jyj  
3E}j*lo  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 &AVX03P  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 V7B%o:FZo  
0n\AUgVPF  
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。 yE;S6 O  
kV4L4yE  
扩展阅读 mZ.gS1Dq  
w*X(bua@  
扩展阅读 ):fu]s"  
 开始视频 O\h%ZLjfO  
-     光路图介绍 ux)Wh.5  
 该应用示例相关文件： VO /b&%  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 GGUwS  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 }0]iS8*tL