[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) @N>rOA  
应用示例简述 b^8"EBo  
1. 系统细节 @.`HvS  
 光源 _J"J[$  
— 高斯激光束 EmP2r*"rb  
 组件 uSCI  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 pAN$c"  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 #^i+'Z=L  
 探测器 Ja\B%f  
— 视觉感知的仿真 OQuTM
[W  
— 高帽，转换效率，信噪比 &|zV Wl  
 建模/设计 "6?Y$y/wm  
— 场追迹： =*y{y)B^g  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ,0>_(5  
E*9W'e~=  
2. 系统说明 ;Oqbfl#%  
F 'H
YWH0?  
2@ZuH^qhk  
>6;RTN/P2  
3. 建模&设计结果 F20%r 0  
E/ku VZX  
不同真实傅里叶透镜的结果：  :KRe==/  
6XVJ/q
Z  
WPu%{/[  
E@="n<uS  
4. 总结 <("P5@cExU  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 H{d/%}7[v  
Qcs0w(  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 !-gOqo  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 hJ V*  
:Sk<0VVd7  
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。 %o0.8qVJi  
B"RZpx  
应用示例详细内容 KR4RIJZ_t  
gD6BPW~0  
系统参数 D4GXZX8K  
cXOb=  
1. 该应用实例的内容 A)^A2xZQ  
ou&7v<)x4  
sE(mK<{pk  
3Q+THg3~?  
`&/zOM
p  
2. 仿真任务 ~x+24/qT  
f^XfIH_#  
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。 GwlAEhP  
pM@0>DVi  
3. 参数：准直输入光源 HR k^KB  
+)d7SWO6]!  
HmEU;UbO-  
\3z^/F~  
4. 参数：SLM透射函数 \hZ9in`YlR  
&nF7CCF  
+wr 5&  
5. 由理想系统到实际系统 * @j#13.  
/E
6Tt  
8,
(5Q  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ?Wp{tB9N0  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 4,R1}.?BzJ  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 P}Ule|&LK  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 1hgmlY`  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 5fa_L'L#  
T k>N4yq  
#bLeK$  
I#hzU8Cc  
~4~>;e  
应用示例详细内容 mh`VZQ@  
T\Q)"GB  
仿真&结果 Eq/%k $6#1  
*gzX=*;x+?  
1. VirtualLab中SLM的仿真 l4Y}<j\;  
:j,e0#+sA  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 b$
)XS  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 +Gvf5+ 5VR  
 为优化计算加入一个旋转平面 e c`3
Qw  
9Q%Fel.
  
4
7XQZ-}4  
C_Z[ul  
2. 参数：双凸球面透镜 8>K2[cPD  
j^
Z3  
mYzq[p_|j  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 A5gdZZ'x  
 由于对称形状，前后焦距一致。 yf7p0;$?  
 参数是对应波长532nm。 ~8EG0F;t  
 透镜材料N-BK7。 p,9eZUGy  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 GVp2|\-L  
dKyX70Zy9  
Si]8*>}-B  
;dYpdy  
S\jN:o#b  
&sQtS  
3. 结果：双凸球面透镜 +x0-hRD  
Y&5h_3K;<  
BY$%gIB6>  
 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。 CxtH?9# |  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。  B9^@]  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 NLC}XL  
T{j&w%(z  
Os1(28rl  
_A\c 6#  
E-irB/0  
4. 参数：优化球面透镜 @&2bLJJ+  
z6R<*$4  
4jrY3gyB
X  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 YXa^jFp  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 @$;"nVZ4v  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 #x&1kHu<  
 透镜材料同样为N-BK7。 =2{^qvP  
OY6lt.t  
TP oP%Yj"  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 7{XI^I:n  
i3>7R'q>  
o$YL\ <qp  
*B`wQhB%  
5. 结果：优化的球面透镜 ?+b )=Z  

>+fet ,  
:\48=>   
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 Vo"\nj  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 #f~#38_  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 [HK[{M=v=  
;e_n7>'#%  
B}YB%P_CWs  
l>S~)FNwXJ  
6. 参数：非球面透镜 }S
$]MY,*  
icHc!m?  
SUfl`\O  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 Yt
7R[|  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 Je+z\eT!5<  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 2bfKD'!aH  
O%y.  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 *9((b;Ju  
$v+Q~\'  
2RidI&?c<  
$AUC#<*C  
BD9W-mF  
7. 结果：非球面透镜 4lE j/#}  
BYrj#n5  
5R/!e`(m  
 生成期望的高帽光束形状。 .T/\5_Bx  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 +EJIYvkFm  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 Q'&oSPXSDd  
*)ZDN~z7o  
a&p|>,
WS  
Lt.a@\J'_  
!i
A0u  
8. 总结 ;dNKe.`Dg  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Pp6(7j  
me#
VCkr#  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 _1f!9ghT\  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 P|_>M SO1'  
Y'`w.+9  
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J.>5  
M;,Q8z%  
扩展阅读 U|={LU  
34Q l7LQp[  
扩展阅读 lphQZ{8  
 开始视频 r:2G11[  
-     光路图介绍 %%}U -*b  
 该应用示例相关文件： m@R!
o  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 <V#9a83JP  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 R~iJ5@[