[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)  )L}6to  
应用示例简述 \ UCOe  
1. 系统细节 cnfjOg'\{  
 光源 (h;4irfX  
— 高斯激光束 jcNYW_G  
 组件 'Q\I@s }  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 y#-mj,e  
— 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  f,utA3[  
 探测器 "W:#4@ F  
— 视觉感知的仿真 Si[:
l  
— 高帽，转换效率，信噪比 A*)G. o:  
 建模/设计 go^?F- dZ  
— 场追迹： 5v:c@n  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 Lw EI   
7Ddo^Gtx  
2. 系统说明 8
.9TWsZ  
9/N=7<$  
}F'B!8n  
A|!u`^p  
3. 建模&设计结果 s>8;At-  
iXl6XwWT%8  
不同真实傅里叶透镜的结果： uh`W} n  
\bJ,8J1C  
>U/m/H'  
~s_n\r&23  
4. 总结 0"q^`@sZ  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。
JVO,@~~  
L~nVoKY*V  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 mx`C6G5  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 HFV4S]U=  
V[&4Km9C  
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。 (7 i@@  
D@:w/W  
应用示例详细内容 NE Br)~  
9|19ia@[\  
系统参数 U&W{;myt  
l#!p?l  
1. 该应用实例的内容 YcJZG|[  
7v9l+OX,6  
[d+f#\ut  
)m .KV5K!  
q'u^v PO  
2. 仿真任务 p BU,"Yy&  
YKF5|;}  
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。 gJYB)LjH"  
^{L/) Xy5  
3. 参数：准直输入光源 sdkKvo.y0  
PGTi-o}  
EA@p]+P  
Jb. V4  
4. 参数：SLM透射函数 DIx!Sw7EC  
l;TWs_N  
<pAN{:  
5. 由理想系统到实际系统 xO2e>[W  
F'eV%g  
&PJ&XTR  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 !`j}%!K!  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 <PCa37  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 )2 E7>SQc~  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 ZH]n&%@j  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 ]xhZJ~"@u  
EJF*_<f9O  
v(uYso_  
3LT[?C]H$  
_T,X z_  
应用示例详细内容 O3Jp:.
ps  
\F_~?$  
仿真&结果 eC+S'Jgf  
x8L$T(^  
1. VirtualLab中SLM的仿真 =uM2l  
OMaG*fb=  
 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)。 AF-4b*oB  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 xiv1y4(%  
 为优化计算加入一个旋转平面 ZbS*zKEW  
`t
md'  
E_t ^osY&  
:Taequk  
2. 参数：双凸球面透镜 (_2;}eg  
Yo`#G-]  
mGf@J6wGz  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 3vs;ZBM  
 由于对称形状，前后焦距一致。 p-p]dV  
 参数是对应波长532nm。 #=>t6B4af  
 透镜材料N-BK7。 |VlQ0{  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 $JH_  
s,KE,$5F   
G5JZpB#o  
y'gIx*6B@  
V\C$/8v  
Qw&It  
3. 结果：双凸球面透镜 q|Oz   

|2oCEb1  
=&kd|o/i  
 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。 :?L
Uv:G  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 )ad-p.Hus  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 Ebmd[A&&  
C7|zDJ_  
5.1 c#rL  
\YV`M3O  
~7$NVKE  
4. 参数：优化球面透镜 z%$,F9/  
@"B"*z-d  
3bMQ[G  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 }3{ x G+,  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 v/\in'H~  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 *)+K+J  
 透镜材料同样为N-BK7。 U9uy(KOW  
!KYX\HRW  
@Yv+L)  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ^ Tr )gik  
DOk(5gR  
BQWe8D  
]!v:xjzT  
5. 结果：优化的球面透镜 Gw\-e;,  
@wzzI 7}C  
_{d0Nm  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 y.pwj~s  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 Klw\  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 GIo7- 6kvm  
w=ZSyT-i  
KF'DOXBw>  
`pB]_"b  
6. 参数：非球面透镜 zcn> 4E)  
a{oG[e   
;QRnZqSv  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 QX1rnVzg0  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 U$-;^=;  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 F@+FXnz  
L)0j&  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 f{m,?[1C,  
WAzYnl'p  
]\fXy?2  
nE4?oq  
-#9Hb.Q;  
7. 结果：非球面透镜 v2vPfb  
V3^=Mj2"  
`7f><p/q  
 生成期望的高帽光束形状。 dtXAEL\q  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 qUZm6)p6[a  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 2;82*0Y%  
'dkKBLsx
 
k^x[(gw  
"kYzgi  
l6YToYzE2  
8. 总结 IvW%n(a8^  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 eU[f6OGqC  
,KM-DCwcG  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 E3p3DM0F$  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 :^G;`T`L  
GT -(r+u  
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。 qIO<\Yl  
'aq9]D_k  
扩展阅读 n$jOk |W  
zK*zT$<l  
扩展阅读 2 /rDi  
 开始视频 5tSR2gG#K,  
-     光路图介绍 l'pu?TP{a  
 该应用示例相关文件： G>3]A5  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 QNGICG-  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 yMJY6$Ct