[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) ]ppws3*Pa  
应用示例简述 u^]Z{K_B  
1. 系统细节 xzOM\Nq?O  
 光源 X(fT[A_2C  
— 高斯激光束 J#*R]LU|  
 组件 :`20i*  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 Ur2)];WZ  
— 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 ,NoWAmv  
 探测器 D|E,9
|=v  
— 视觉感知的仿真 LXx`Vk>ky  
— 高帽，转换效率，信噪比 7F 1nBd  
 建模/设计 "|W``&pM  
— 场追迹： eCX
w8  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 b{hdEb  
+U*:WKdI?  
2. 系统说明 j`ybzG^  
p
28=l5y+  
>'|Wrz67Z  
n`2LGc[rP  
3. 建模&设计结果 rWD*DmY@"  
V"R,omh  
不同真实傅里叶透镜的结果： YKG}4{T  
kCZxv"Ts  
71!'k>]h  
d2[R{eNX=  
4. 总结 +tvWp>T+  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 O>kM2xw  
AG(Gtvw  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 vDp|9VY?  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 %P`w"H,v3#  
$7'Kc
G  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 !0!r}#P  
"%]vSr  
应用示例详细内容 Vf] ;hm  
XD$;K$_7  
系统参数 +EE(d/f  
9,G94.da  
1. 该应用实例的内容  a5@XD_b  
X82
12[7  
*ci%c^}V  
wA?q/cw C  
Z}s56{!.  
2. 仿真任务 |tqYRWn0  
]gG&X3jaKq  
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。 >}'WL($5U  
gzeTBlXg  
3. 参数：准直输入光源 66%4p%#b4  
diDB>W  
U<jAZU[L  
SWPb=[WEz  
4. 参数：SLM透射函数 &n-)Alx  
^F4h:  
}Z3+z@L  
5. 由理想系统到实际系统 @'fWS^ ;&  
rugR>&mea  
@w{"6xc%a  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ERZWK  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ;
/=6~%  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 i*2l4  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 ]0@ 06G(y  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 Bl!R bh\  
QDpzIjJj  
ePxwN?  
jz"-E  
V.^Z)iNf^  
应用示例详细内容 X>kW)c4{b  
_5&LV2  
仿真&结果 Xw_6SR9C  
gq[`g=x  
1. VirtualLab中SLM的仿真 n+%tu"e  
g&`[r6B  
 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)。 bc(b1u?  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 NQqq\h  
 为优化计算加入一个旋转平面 tX7TP(  
i$W E1-  
BOf)27)  

C3GI?|b  
2. 参数：双凸球面透镜 l_z@.</8P@  
q;#:nf"  
gPzp/I  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 CyEEE2cV  
 由于对称形状，前后焦距一致。 (X(c.Jj  
 参数是对应波长532nm。 >C
"QV`+  
 透镜材料N-BK7。 SlojB^%  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 5x1_rjP$|  
#;~dA  
XX|wle1Kg  
HC\\w-`<  
2#g4R  
d0CFMy6  
3. 结果：双凸球面透镜 n,.t~  
CY i{WV(:  
ygSvYMC  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 ct-;L' a  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 [$P.ek<  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 &7m)K>E27  
:dkBr@u96O  
%2t#>}If!  
c3G&)gU4q  
3&ES?
MyB#  
4. 参数：优化球面透镜 Ad]oM]  
SdOE^_@:  
[V_?`M  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 rm nfyn  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 O| zLD  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 4C[n@p2  
 透镜材料同样为N-BK7。 <rAk"R^  
Q]NGd 0J  
[5O`  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ajMI7j^G  
D|rcSa.M  
UZ}>
@0  
h<ULp&g  
5. 结果：优化的球面透镜 |nTZ/MXbw  
Q1(6U6L  
%*`yd.L0W  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 GtNGrJU  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 2lm{:tS  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 #ZS8}X*S  
n]+v Eu|  
Y^P'slY{%  
>W[#-jA_Z  
6. 参数：非球面透镜  T24?1  
UZq1qn@+  
C;_*vi2u  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 ezR!ngt  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 d[Lr`=L;  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 WCPl}7>  
A}cGag+sp  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 WJN}d-S=^  
999E0A$dkv  
zLHE;  
N>J"^GX  
>4lT0~V/  
7. 结果：非球面透镜 zkrcsc\Z~0  
:5M7*s)e16  
4;hgi[  
 生成期望的高帽光束形状。 zrJ/Fs+s  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 z}[qk:  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 umo@JWr  
wWNHZv&  
]{<`W5b/  
 4[]/  
[# '38  
8. 总结 {,aI0bw;  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 :W\xZ  
 MXj7Z3  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Ka"Z,\T   
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 G`HL^/Z*  
"""gV)Y  
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。 01nbR+e  
:z!N_]t  
扩展阅读 UHEn+Tc>  
'`*{ig  
扩展阅读 YIQm;EEG  
 开始视频 6SIk,Isy8  
-     光路图介绍 1*"t-+|  
 该应用示例相关文件： ?
T(>!m  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 T&]J3TFJ  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 -K_p? l