[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) avT>0b:  
应用示例简述 UrtN3icph  
1. 系统细节 S |B7HS5  
 光源 x;C\G`9N  
— 高斯激光束 m*(8I=]q  
 组件 o|UZdGu  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 HWc=.Q
q  
— 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 wWH5T}\  
 探测器 T+gqu &9R  
— 视觉感知的仿真 8J@REP4  
— 高帽，转换效率，信噪比 jfI|( P  
 建模/设计 Bt.WRRpAB  
— 场追迹： .<tb*6rX>  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 Gz kf  
+4@EJRC  
2. 系统说明 }?H|9OS  
Bq\%]2;eo{  
H*!E*_  
"eBpSV>nnQ  
3. 建模&设计结果 jPFA\$To  
9_&.G4%V  
不同真实傅里叶透镜的结果： f):|Ad|  
C`DTPoXN  
6
s*#y[$  
z;Kyg}  
4. 总结 TT>;!nb  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ;]'mx  
BCFvqhF7s  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 JH2d+8O:qK  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 QV" |  
sqsBGFeG  
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。 x
C{W_a(  
0dXWy`Mn  
应用示例详细内容 VJm).>E3k  
MvQ0"-ZQ  
系统参数 g_-Y-.M  
$
My%7S/3  
1. 该应用实例的内容 QKe=/;  
-cOLgrmp  
N5o jXX!l%  
f BukrPsV  
Z}WMpp^r  
2. 仿真任务 >NK*$r8  
=%p0rz|b  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 MsfY|(/m  
<kp?*xV]]  
3. 参数：准直输入光源 7mt;qn?n  
]^E<e!z={$  
xa??OT`(  
U+URj <)  
4. 参数：SLM透射函数 w8c71C  
vDqmD{%4N  
+AO(e  
5. 由理想系统到实际系统 0)+F}SyyD  
REli`"bR  
FG:(H0  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 E&/#Ov  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 '0lX;z1  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 7gNJ}pLDx  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 VPet1hAy  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 ;&oS=6$  
:!n_a*.{  
xhWWl(r`5  
[}|x@ v9  
V+(1U|@~  
应用示例详细内容 wa5wkuS)ld  
**N{XxdN  
仿真&结果 >;LXy  
% tTL  
1. VirtualLab中SLM的仿真 ]MKW5
Kq  
$qV, z  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 >^=upf/  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 &gR)Y3  
 为优化计算加入一个旋转平面 ]r
i5mnB  
gY|f[M|  
5bKM}?=L  
C8W#$a  
2. 参数：双凸球面透镜 #rD0`[pz  
JZ3CCf  
?0*,x)t  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 H|JPqBNRh  
 由于对称形状，前后焦距一致。 ]?rVram;z  
 参数是对应波长532nm。 `tw[{Wb  
 透镜材料N-BK7。 B]iPixA6  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 6Cfu19Dx  
I&vD >a5#  
_3~/Z{z8  
C>wOoXjt  
42]
hX9E  
b~>kTO  
3. 结果：双凸球面透镜 =HapCmrx8  
{%Cb0Zh  
zZp0g^;.?  
 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。 79`OB##  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 !LJEo>D  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 /Z^"[Ke  
B8.a#@R  
_@2}zT  
#0kVhx7%  
Jui:Ms
 
4. 参数：优化球面透镜 aG_@--=  
8L1vtYz  
SbLm  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 *^aEUp6&  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 !B|Aq- n,  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 >f$NG  
 透镜材料同样为N-BK7。 fVJlA  
f.)z_RyGd  
;z2\ Q$  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Y=83r]%
 
= y@*vl   
NVnId p  
{#`O'F>  
5. 结果：优化的球面透镜 *Ri\7CqU"6  
YN]xI  
 B_Ul&V  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 aC90IJ8^  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 ~F"<Nq  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 d6^:lbj  
qPQ6`rD\  
+P! ibHfP  
>V%lA3  
6. 参数：非球面透镜 f`<elWgc"  
kz_gR;"(Z  
zEVQ[y6BcM  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 ^yLhL^Y  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 YY zUg  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 2t7P| b~V1  
@vZeye  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 =cR"_Z[8X  
D~ogq]  
YjCHKI"e  
CP'b,}Dd?I  
-=cxUDB  
7. 结果：非球面透镜  \OJam<hZ  
y'5`Uo?\",  
TTa$w
iW7'  
 生成期望的高帽光束形状。 w!dgIS$  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 S;0z%$y  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 n!-]f.=P  
*z
'v  
J Bgq2  
;FGS(.mjlC  
gc\/A\F<  
8. 总结 U)[LKO1  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 3q
W](  
jn4|gQ  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 =,b6yV+$D  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 1oc@]0n  
AQ&vq$  
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。 "T$LJ1E  
u`CHM:<<?  
扩展阅读 5e3p9K`5  
0QP=$X  
扩展阅读 })+iAxR  
 开始视频 wz..  
-     光路图介绍 0q4PhxR`e  
 该应用示例相关文件： .p=OAh<  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 c/7}5#Rs  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 -5oYGLS$y3