[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) E?_ zZ2  
应用示例简述 x)$2nonM  
1. 系统细节 %jTw  
 光源 Fv A8T2-v  
— 高斯激光束 e,"FnW  
 组件 H#`8Ey  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 J 3B`Krh  
— 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 fdLBhe#9M  
 探测器 ) $J7sa  
— 视觉感知的仿真 8jNOEM(0Y+  
— 高帽，转换效率，信噪比 ]VDn'@uM  
 建模/设计 7 OWsHlU  
— 场追迹： TaWaHf  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 =+\$e1Mb*  
qX?[mdCHZ  
2. 系统说明 dXK-&Po'  
/?U!y?t&@  
fbV@=(y?  
}/"4|U  
3. 建模&设计结果 x)5LT}p  
a%*_2#  
不同真实傅里叶透镜的结果： c 6q/X*  
}uiPvO+&p  
`O n(v  
\%4|t,en  
4. 总结 d'OGVN  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 &`@lB (m  
A%n?}  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 N%u  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Yv=g^tw
  
wASX\D }  
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。 6]ZO'Nwo  
32^#RlSu8  
应用示例详细内容 aj v}JV&:  
ju.OW`GM  
系统参数 ~bGC/I;W>  
)qd={  
1. 该应用实例的内容 5*1#jiq  
7>&1nBh. f  
2LZS|fB9o  
S(tEwXy  
QTE:K?  
2. 仿真任务 Y/D-V  
7_%2xewV|  
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。 s`1^*Dl%+  
U{HML|  
3. 参数：准直输入光源 9rS,?
  
nALnB1  
=y<0UU  
Km"&mT $  
4. 参数：SLM透射函数 *m&%vj.Kc  
63C(Tp"  
+f$Z-U1H/  
5. 由理想系统到实际系统 mw
"}8y  
kC31$jMC3!  
2rmNdvvrk  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 f:XfAH3R{  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 XmlIj8%9[&  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 {#9,j]<  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 s>r ^r%uK  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 Y$+QNi  
.:[`j3s)Y  
^9=4iXd  
:~erh}~ps  
<r3Jf}%tT  
应用示例详细内容 \j:AR4  
7*MU2gb  
仿真&结果 vzcz<i )  
Uuz?8/w}#  
1. VirtualLab中SLM的仿真 <5k&)EoT  
]LVnt-q  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 pALJl[Cb  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 Bz:&f46{  
 为优化计算加入一个旋转平面 -O%[!&`  
iJ4<f->t  
i pwW%"6  
w?S8@|MK  
2. 参数：双凸球面透镜 VfRs[3
Q  
sS|<&3  
u uSHCp  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 =1IEpxh%  
 由于对称形状，前后焦距一致。 bO
e<\Y$  
 参数是对应波长532nm。 |,{+;:  
 透镜材料N-BK7。 |eF.ZC)QWh  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 P8IRH#ED  
nNu[c[V  
0Gx*'B=  
NZfd_? 3  
M/l95fp  
FCAJavOGH  
3. 结果：双凸球面透镜 0R*}QXph  
^Eu_NUFe  
%UBPoq  
 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。 2]3G1idB  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 RPY6Wh|4  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 O/$ v69:  
\QiqcD9Y  
O'fc/cvh='  
9>I
sqYc  
aX]y`  
4. 参数：优化球面透镜 7> )l{7  
v=>3"!*  
C`pan /t  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 418gcg6)  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 v|>BDN@,6  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 t:disL&!E  
 透镜材料同样为N-BK7。 t9]r  
Rn8#0%/Q  
;2BPPZ  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 @Ys
L*zw  
g{]ej  
;=#qHo9k1%  
v3Eo@,-  
5. 结果：优化的球面透镜 Wz5d|b  
]Px:d+wX:  
x7Eeb!s0f,  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 ^,>}%1\  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 ,d5ia4\K  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 )|Jr|8  
95VqaR,  
2AmR(vVa"  
8XgVY9]Qm  
6. 参数：非球面透镜 7@3M]5:3g  
"
1AjCHZ  
ddl3fl#f  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 \#HL`R"  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 N:5b1TdI,  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 Y*"<@?n8?x  
e_\SSH@tw  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 k#BU7Exij  
Fv<]mu  
g}^4^88=a  
5QNBB|X@  
j^:b-:F  
7. 结果：非球面透镜 UX03"gX  
'w:tq  
x[zKtX  
 生成期望的高帽光束形状。 P"U>tsHK:  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 4{c`g$j>  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ;9 lqSv/6  
l@(t^68OD  
|P^ikx6f5  
[<,0A]m   
<1v{[F_  
8. 总结 5B_-nYJDt  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 $eTv6B?m  
K%o6hBlk_  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ':9%3Wq]j  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 mOABZ#+Fk  
3XMBu*  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 f'8B[&@L  
b6 J2*;XG  
扩展阅读 zS#f%{  
q=(M!9cE  
扩展阅读 q_OY sg  
 开始视频 5VCMpy  
-     光路图介绍 ufHuI*  
 该应用示例相关文件： btJ,dpir  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 rerUM*0  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 eG a#$x?.