[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) Bs13^^hu
 
应用示例简述 DD7h^-x  
1. 系统细节 *
;-*x6  
 光源 M.Y~1c4f  
— 高斯激光束 3?[dE<  
 组件 5BWH-2HsB  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 #~#R-
 
— 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
+vvv[  
 探测器 ztnFhJ<a$  
— 视觉感知的仿真 wi;Br[d  
— 高帽，转换效率，信噪比 4 kn|^  
 建模/设计 VE#Wb7  
— 场追迹： rk&IlAE  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 Mxe}B'  
j:<n+:HC  
2. 系统说明 )n+Lo&C<  
5}:-h>  
M
2d$4-<  
:S.9eFfa  
3. 建模&设计结果 a,xycX:U  
PjZvQ\Z  
不同真实傅里叶透镜的结果： t'VV>;-RO=  
rw: c  
K:!"+q  
} uO);k5H  
4. 总结 4S5,w(6N  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ADS9DiX/  
Qi^Z11  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 <nE>XAI_7  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ?/BqD;{?I  
D'7SAFOM  
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。 &]8P1{  
lH-/L(h2  
应用示例详细内容 lU
@]@_<  
pczug-nB  
系统参数 \
wo?47+=  
%oq{L]C(rf  
1. 该应用实例的内容 RLw;(*(g  
"|Xk2U  
[f)cL6AeF  
8s"%u )  
^X0P'l&D2  
2. 仿真任务 j2ve^F:Q  
fhar&\
;S  
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。 Kh,V.+7k  
?6Jx@Sh  
3. 参数：准直输入光源 ^?U!pq-`  
u6T+Cg  
@HQ`~C#Z'  
!6BW@GeF]  
4. 参数：SLM透射函数 #i@;J]x(  
^c<ucv6.  
|s"nM<ZNZ  
5. 由理想系统到实际系统  UmNa[s  
1xD=ffM>8N  
 5
V6G=H  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 D&/kCi=R  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 87Oad@FOr  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 V"*O=h  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 Z9MdD>uwi  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 @{YS}&Q/  
|kw)KEi}H  
3|WW
o1  
{6"Ph(I1  
;gBRCZ
 
应用示例详细内容 [<-
  
\]&#%6|V  
仿真&结果 #.it]Nv{  
IOb*GT
b  
1. VirtualLab中SLM的仿真 }R1
< 0~g  
=; ^%(%Y{m  
 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)。 x97 j  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 $>GgB`  
 为优化计算加入一个旋转平面 %1H[Wh(U  
_z'u pb&  
3AQZRul  
~;1l9^N|  
2. 参数：双凸球面透镜 P/c&@_b  
Av"R[)  
 Jd%H2`  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 'qjeXqGH$  
 由于对称形状，前后焦距一致。 VTG9$rQZ  
 参数是对应波长532nm。 94+KdHAo^M  
 透镜材料N-BK7。 dQ_!)f&w1  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 3D`YZ#M  
9/hrjItV  
kB/D!1 "  
ux_Mr
h'  
5"HVBfFk  
@n(Z$)8tR  
3. 结果：双凸球面透镜 *$p2*%7Ne  
+VCGlr  
&GlwC%$S  
 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。 MO&}r7qq  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 hvA^n@nr  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 <z]cy
Xv/  
WpF2)R}G=  
5#> 8MU?&  
p8Q,@ql.  
--HF8_8;'  
4. 参数：优化球面透镜 ROk5]b.  
3T"j)R_=l  
;cPy1  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 s0DGC  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 v1%uxthW  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 U7oo$gW%|T  
 透镜材料同样为N-BK7。 sYjpU  
^;/b+ /B0  
:|Ad:f
Es  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 um4yF*3b9  
D+]a.& {p  
zY|t0H  
} w 5l  
5. 结果：优化的球面透镜 O+?<h{"  
F'B8v3  
F{eU";D  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 BO~PT,QrF  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 MxGu>r  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 o'W5|Gy  
wQwQXNG  
s<oNE)xe  
7PANtCFb&  
6. 参数：非球面透镜 "Qja1TQ  
6ek;8dL  
wvbPnf^y  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 4$*%gL;f^  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 $% 1vW=d  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 &_~+(  
$)RNKMZC}A  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 {@tv>!WW  
[k6nW:C
 
q|Qk2M  
HYD"#m'TkB  
R}lsnX<  
7. 结果：非球面透镜 KuMF^0V%c  
)('%R|$ /  
z)9wXo#~  
 生成期望的高帽光束形状。 wi4=OU1L)a  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 GDD '[;  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 sFQ^2PwbS  
Sh?4ri@:  
<L`"!~Q  
DwrO JIy  
:cGt#d6  
8. 总结 cG?cUw).E  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 rMUT_^  
co9 .wB@  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Kt"BE j  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 d)pV;6%[$q  
P&b19K'  
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。 ]p;FZ4-T  
xo&]RYG[<  
扩展阅读 'Er:a?88l  
cZT({uYGL  
扩展阅读 zOGU8Wg  
 开始视频 RLSc+kDH_  
-     光路图介绍 RB+N IoQQ|  
 该应用示例相关文件： xia|+  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 cIp D~0\  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 7c~u=U"