[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) *$Y_ %}  
应用示例简述 S!66t?vHB  
1. 系统细节 C#n.hgo>I  
 光源 vj9'5]
!~q  
— 高斯激光束 f4Ob4ah!(  
 组件 QB3er]y0%  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 RFPcH8-u7  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 &v#pS!UOj  
 探测器 fp}5QUm-  
— 视觉感知的仿真 X?o6=)SC|  
— 高帽，转换效率，信噪比 pS2u&Y"u|  
 建模/设计 Pkv+^[(4  
— 场追迹： 8jY<S+[o  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 /U})mdFm  
0g9y4z{H  
2. 系统说明 B(f_~]  
a(kY,<}  
5O;D\M{>  
R90#T6^  
3. 建模&设计结果 U>sEFzBup  
gVrfZ&XF84  
不同真实傅里叶透镜的结果： KciN"g|X  
uPxJwWXO  
7Ck3L6J#  
%=$Knc_!T^  
4. 总结 Km,%p@`m  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ?L0|$#Iw  
P| hwLM  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ;/t~MH  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 $f%om)  
Z;,G:@
,  
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。 }1%%`  
e^,IZ{  
应用示例详细内容 `sDLxgwI  
mZM,"Wq,  
系统参数 `<kB/T  
hiEYIx  
1. 该应用实例的内容 MkhD*\D /  
u:Ye`]~o  
mHV{9J  
{> <1K6t  
gVe]?Jva`  
2. 仿真任务 S^;;\0#NK  
`HO] kJpX  
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。 $7W5smW/  
bt(Y@3;  
3. 参数：准直输入光源 \
XYidj  
&]GR
*a  
KVh#"]<WV  
q"6$#o{~U  
4. 参数：SLM透射函数 1uppE|  
`6lOqH  
;^u,[d  
5. 由理想系统到实际系统 /.=aA~|  
![nL/  
^#Mp@HK  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 u{h67N  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 tC(MaI  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 sp MYn&p  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 oK 7:e~  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 TLp2a<Iy  
w%plK6:6  
j*[P\Cm  
YM6 J:89  
G;iH.rCH  
应用示例详细内容 0[M2LF!m  
.@%L8_sMR  
仿真&结果 _x1W\#  
=.&8ghJ*M  
1. VirtualLab中SLM的仿真 l qwy5#  
:CK`v6 Qs  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 Dr(2@0P  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 &M@c50&%  
 为优化计算加入一个旋转平面 WJu(,zM?G  
;6D3>Lm  
M:/(~X{?  
9
(OeH7  
2. 参数：双凸球面透镜 'S9o!hb'@  
E?czolNl  
eY
'nS  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 Yj*T'<e  
 由于对称形状，前后焦距一致。 F[SZwMf29  
 参数是对应波长532nm。 XzSl"UPYH  
 透镜材料N-BK7。 6W{Nw<  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 /9&!
u )+  
D)?%kNeA  
8h }a:/  
tgl(*[T2  
5>+@.hPX  
[DDe}D3C  
3. 结果：双凸球面透镜 -gk2$P-  
4H%#Sn#L^!  
ej@4jpHQN  
 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。 |>.MH  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ~3M8"}X;L  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 iE HWD.u  
nDO7  
]
u!s-=3s  
:$k1I-^R  
)W>$_QxbN  
4. 参数：优化球面透镜 ^|p D(v  
- _8-i1?  
UPr& `kaJ  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 O8b#'f~  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 #b;k+<n[X  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 5,s@K>9l;  
 透镜材料同样为N-BK7。 ymqv@Byi8A  
vs[!B-  
/g!
ZU2&l  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 6H: f
g  
*]NfT}}  
W_E^+Wl@  
pZopdEFDK|  
5. 结果：优化的球面透镜 hU-FSdR  
T9&{s-3*  
IqFcr
U$4  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 cZ|NGkZ  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 `ovMfL.u  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 "qF/7`e[  
du$M
  
)W p7e51  
p7-\a1P3  
6. 参数：非球面透镜 hZ452W  
bRyxP2  
e+-#/i*  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 Pg:xC9w4  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 <uB)u>3   
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 Z8FgxR  
.U=x2txb  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003  K];]  
r>ed/<_>m;  
f4\$<g/~  
0C%IdV%CU  
Z\`SDC  
7. 结果：非球面透镜 SO
*oBA'  
T=u"y;&L  
?xH{7)dO  
 生成期望的高帽光束形状。 4V
4S5V  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 2"Wq
=qy\J  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 (?8i^T?WP=  
_,60pr3D'  
4]m{^z`1  
n0co* ]X+k  
t?-a JU  
8. 总结 [(_,\:L${  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 /"st sF  
JD0s0>q_  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 i&lW&]  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 +@!\3a4!  
;f[##=tm  
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 HOngn  
y*X.DS 1(w  
扩展阅读 EGqu-WBS  
FWW@t1)  
扩展阅读 X)hpbHa  
 开始视频 |3E|VGm~  
-     光路图介绍 = FV12(U  
 该应用示例相关文件： mxF+Fp~  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 2IW!EUR  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 ^`lrKk