[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) t3b@P4c\  
应用示例简述 *eUc.MX6x  
1. 系统细节 7>n"}8i  
 光源 <9ifPSvJ  
— 高斯激光束 qC@Ar)T  
 组件 V=}1[^  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 i:Y\`J  
— 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 zOGR+Gq_Z  
 探测器 >"("*3AO  
— 视觉感知的仿真 jGD%r~lN  
— 高帽，转换效率，信噪比 6OB",  
 建模/设计 Wx]d $_  
— 场追迹： 2 9#]Vr  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 8h.V4/?  
,2`~ NPb  
2. 系统说明 X:=c5*0e  
Y~qb;N\  
6G_<2bO  
@`|)Ia<  
3. 建模&设计结果 [B9;?G  
 t;47(U  
不同真实傅里叶透镜的结果： 9y~"|t  
4#)6.f~  
R1%y]]*-P  
Qn=$8!Qqa  
4. 总结 4tJa-7  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 NL!9U,h5|  
T PYDs+U  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 &erm`Ho  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ::"E?CQLV  
y=H@6$2EQ  
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。 U<bYFuS"  
3M<!?%v\A  
应用示例详细内容 W3JF5*  
h-mTj3p-K  
系统参数 &Lt@} 7$8  
\:&@;!a  
1. 该应用实例的内容 4~|<`vqN  
*%A}x   
6 bO;&  
{a"RXa  
5 9-!6;T  
2. 仿真任务 .  /m hu  
<qeCso  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 EW(J5/mn  
{#hVD4$b  
3. 参数：准直输入光源 >i~
^TY-&  
(:sZ b?*  
j_Nm87i]  
_gV8aH ZyM  
4. 参数：SLM透射函数 l(:kfR~AC  
M-MKk:o  
\:/Lc{*}MD  
5. 由理想系统到实际系统 |wp,f%WK  
@Icq1zb] y  
[1(FgyE  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ^v:Zo  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 oU+F3b}5p  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 AsxD}Nw[Z*  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 ]U_
ec*a  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 +^ yq;z  
6STp>@Ch]"  
$a#H,Xv#  
\b8\Ug~t  
ht6244:  
应用示例详细内容 p2 !FcFi  
|jG~,{  
仿真&结果 $8=@R'  
\N6\v5vh  
1. VirtualLab中SLM的仿真 +%#8k9Y  
]<trA$ 0  
 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)。 T|){<  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 xeA#u J  
 为优化计算加入一个旋转平面 "/+zMLY  
ZFxLBb:  
,sQ93(Vo  
<$i4?)f(  
2. 参数：双凸球面透镜 wL{qD  
:T@r*7hNT  
SF<Vds}A2  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 8]"(!i_;)  
 由于对称形状，前后焦距一致。 )K]pnH|  
 参数是对应波长532nm。 Q*ju sm  
 透镜材料N-BK7。 :td ~g;w  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 SW 8x]B  
U ?b".hJ2  
WeJ@xL  
^k/i-%k0  
$yb@ Hhx>  
MDO$m g  
3. 结果：双凸球面透镜
|m*.LTO  
<"tDAx  
,.mBJSE3  
 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。 8l+H"M&|  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 p,!$/Q+l  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 >fs2kha  
lK(Fg  
H3KTir"on  
lj[,|[X7`  
c:hK$C)T  
4. 参数：优化球面透镜 ]k%PG-9  
wNWka7P*  
:E_a0!'  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 D4Nu8Wr$  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 k$7Z^~?Fz  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 `=)2<Ca;~@  
 透镜材料同样为N-BK7。 3vic(^Qh  
v}(6 <wnnS  
-1%OlKC  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 QWO]`q`|  
Y "jE'  
E4%j.  
4[2_,9}  
5. 结果：优化的球面透镜 1y"3  
/n5n )P@L  
&X>7n~
@0  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 pbk$o{$`W  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 |\9TvN^$`  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 9^ed-h Bf  
:}}%#/nd  
J%rP$O$  
X&\d)/Y  
6. 参数：非球面透镜 d IB }_L  
Snw3`|Y~<  
=?Fkn4t  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 ]!"S+gT*C  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 PX O
!t]*  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 Ud%s^A
-qS  
JgfVRqm   
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 <^R{U&Z@  
'S4)?Z  
&%=D \YzG  
&l2TeC@;  
i775:j~zx0  
7. 结果：非球面透镜 Qs 2.ef?  
DocbxB={I  
~2*9{  
 生成期望的高帽光束形状。 j]4,<ppWSH  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 |i%2%V#  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 E#%}ZY  
PR7f(NC  
,XKCz ]8V  
!7p}C-RZp  
l&(l$@t  
8. 总结 wTq{sW&  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 47By`Jh71  
m]Y;c_DO:  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 -.I4-6~  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 wFS2P+e;X  
A$/\1282  
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。 eCbf9B  
:*i f  
扩展阅读 lHfe<j]  
[j,txe?n  
扩展阅读 r|<DqTc6l  
 开始视频 k)\gWPH  
-     光路图介绍 (#\pQ51  
 该应用示例相关文件： VU.@R,  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 Vzlh+R>c  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 W_YY#wf_