[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) :-)[B^0  
应用示例简述 5z_)  
1. 系统细节 c z|IBsa*  
 光源 w3@te\  
— 高斯激光束 @j6D#./7j  
 组件 0CROq}  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 u#\3T>o%@  
— 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 ]Gr'Bt/  
 探测器 MYDSkW  
— 视觉感知的仿真 Tx5L   
— 高帽，转换效率，信噪比 VA0TY/{ ]  
 建模/设计 DKZ69^  
— 场追迹： _OY;SJ(  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 =%L^!//c  
_MU'he^W  
2. 系统说明 4jpF^&y7u^  
=EKJ!{  
gT.-Cf{  
JI&>w-~D  
3. 建模&设计结果 ?P5D!b:(  
j{g{`Qa  
不同真实傅里叶透镜的结果： -n9e-0  
Aq"_hjp  
<7GK *I  
Vr*t~M>  
4. 总结 ew(6;}+^/  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 z+b~#f3  
!o@-kl  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 YblRwic  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 1jL?z6S  
k=@Q#=;*[W  
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。 ?]t8$^m,;  
`&_qK~&/X  
应用示例详细内容 (]1%s?ud*  
&[YG\8sxWa  
系统参数 7v-C-u[E`  
k2=uP8  
1. 该应用实例的内容 #xc[)Y,W  
c:0$ Mw=  
HiC\U%We  
L4NC-  
0^m02\Li  
2. 仿真任务 UW+I 8\^  
8p FSm>  
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。 P ,i)A  
U0rz 4fxc  
3. 参数：准直输入光源 Cdv TC`~,  
-b{*8(d<I  
T.pPQH__  
~_raI7,  
4. 参数：SLM透射函数 ESO(~X+  
pTTif|c  
VYF4q9  
5. 由理想系统到实际系统 +o/q@&v;Ax  
&(0iSS  
TC2aD&cw{  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ecHy. 7H  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 F kWJB>  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 \z_@.Jw{  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 ;7hf'k  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 +z4NxR   
[)*fN|Hy  
:70oO}0m.  
]8mBFr5E9  
F :u}7t>  
应用示例详细内容 :>,d$f^tqE  
V=YK3){>A  
仿真&结果 9orza<#  
@1>83-p"X  
1. VirtualLab中SLM的仿真  oCduY2  

9Dpmp|  
 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)。 MVdE7P  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 o6qQ
zk  
 为优化计算加入一个旋转平面 v7ae^iU  
_ pJU~8  
6G(k{S  
v9<p@GY"\  
2. 参数：双凸球面透镜 )Q
X9T  
Ad"::&&Wk  
_|*j8v3  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 p*^O8o  
 由于对称形状，前后焦距一致。 -F*j`  
 参数是对应波长532nm。 cJqPcCq(wn  
 透镜材料N-BK7。 }x%"Oq|2]x  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 vv3dr_l:  
%TLAn[LW(  
;BI{v^()s  
uZqo"  
>6aCBS?2  
F~{4)`  
3. 结果：双凸球面透镜 KR{kn[2|Q  
0^.q5#A2  
*fjarZu  
 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。 bT8BJY%+  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 &Z
f@vD  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 AD8~  
08'JT{iid  
B aXzz  
iG<|3I  
tmm\V7sJ  
4. 参数：优化球面透镜 'dx4L }d  
{!=IGFe  
h<6r+*T' p  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 pHWol!  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 C5eol &  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 %D&FnTa  
 透镜材料同样为N-BK7。 :}E*u^v K  
:\.v\.wm  
s_RYYaM  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 mhcJ0\@_  
+8~S28"Wg3  
#M_QSD}&  
SBYRN##n_  
5. 结果：优化的球面透镜 s cn!,  
Y}4dW'  
1pcSfN:"1  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 Ue8_Q8q5  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 fA|'}(kH  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 !'+t)h9^  
ZkqC1u3  
X-t4irZ)  
{a>)VZw_#  
6. 参数：非球面透镜 A]R"C:o  
PY`V]|J  
IPJs$PtKok  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 >q]r)~8F^  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 v}iJ:'  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 t[3Upe%  
k5<lkC2z  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 |px4a"  
R/P.m~?  
3?fya8W<  
#{N#yReh  
0`OqD d  
7. 结果：非球面透镜 bG\1<:6B  
:s8,i$Ex  
b
cOX/  
 生成期望的高帽光束形状。 1P6~IZVN  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 \f._I+gJ  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 RPLr7Lb  
FmnA+fA  
OD*DHC2rN]  
N\H(AzMw  
"ebn0<cZ  
8. 总结 t7lRMCN  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 's*UU:
R  
_&yQW&vH#  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 } 1c5#Ym  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 dU+1@_  
p|W:;(  
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。 Xst&QKU  
H#6J7\xcS  
扩展阅读 jQf1h|e  
,m0=z
H4+:  
扩展阅读 4;%=ohD:!  
 开始视频 KX*e2 /0  
-     光路图介绍 <Qwi 0$  
 该应用示例相关文件： |/rBR!kPq  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 UY>{e>/H9  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 cbS8~Xmj