[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) p8
s:g~ W  
应用示例简述 vP7K9Kx  
1. 系统细节 5Z4-Z  
 光源 !6Sd(2  
— 高斯激光束 2F%W8Y3  
 组件 .(J
?a"  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 8/z3=O&  
— 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+zs*S  
 探测器 :V2bS  
— 视觉感知的仿真 GE>[*zN  
— 高帽，转换效率，信噪比 .^$YfTabq  
 建模/设计 !v]b(z`Y  
— 场追迹： JT fd#g?I  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ^m
_yf|D$  
X=8Y&#%  
2. 系统说明 =8gHS[  
i{D=l7j|w  
kE TT4U  
`OymAyEYQ  
3. 建模&设计结果 v(OBX
a9  
l!#m&'16"  
不同真实傅里叶透镜的结果： 86f2'o+  
#_mi `7!B#  
Rl|4S[  
9dMrgz&'  
4. 总结 vIvVq:6_3  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 iCP/P%  
;,&8QcSVY  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 bqanFQj  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 #d{=\

$=  
iqnJ~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。 %AOIKK5  
]nhr+;of/-  
应用示例详细内容 kj+
#TnF-  
VL9-NfeqR  
系统参数 lyCW=nc  
`>DP,D)w(  
1. 该应用实例的内容 @pGZLq  
D@EO=08<b  
9+,R`v  
!L5jj#0  
vd`}/~o  
2. 仿真任务 t>B^q3\q?  
8Ry7
4|`=R  
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。 EkT."K  
C@N1ljXJT  
3. 参数：准直输入光源 k%[3Q>5iM  
Y-ux7F{=z  
PL{Q!QJK'
 
UZ8?[  
4. 参数：SLM透射函数 ?)'~~@NkH  
(h']a!  
q.Nweu!jQ  
5. 由理想系统到实际系统 .^)UO  
lCW8<g^  
R~bC,`Bh  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 Oo?,f
w  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 5q@LxDy,b  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 7j5f ;O^+  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 E2GGEKrW  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 X &2oPo  
hzI*{  
0oy-os  
*9ywXm&?  
x*oWa,  
应用示例详细内容 ch5s<x#CE  
j?b\+rr  
仿真&结果 3M5#4n\v$  
,? E&V_5  
1. VirtualLab中SLM的仿真 Li 2Zndp  
M(|  
 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)。 Gf8s?l  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。  Lw1T 4n  
 为优化计算加入一个旋转平面 JT[*3h  
%}2@rLP  
3E}EBJLsZ  
!#wdVe_(  
2. 参数：双凸球面透镜 DaNW~rd{  
$]aBe !  
GC8}X;((Y  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 9Qj2
W  
 由于对称形状，前后焦距一致。 gPS&^EdxA  
 参数是对应波长532nm。 `ir3YnT+  
 透镜材料N-BK7。 QD{:vG g  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 o/[  
a)*6gf<5  
\^*< y-jL  
x4Rk<Th"o  
N132sN2  
ps1YQ3Ep&  
3. 结果：双凸球面透镜 Bz8 &R|~>"  
$ &5w\P  
8F;>5i  
 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。 nbofYI$rd&  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 yI:# |w|  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ?y},,  
V6iL5&  
~WVO  
B7NtkMK  
"YFls#4H-  
4. 参数：优化球面透镜 )"@t6.  
.uZ
7 -l  
<*'cf2Q$Av  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 _X5_ez^/=  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 @b!"joEy  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 p5c8YfM  
 透镜材料同样为N-BK7。 !7H6i#g*  
O^{1RV3:,T  
V7CoZnz  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 r$)$n&j  
upn8n vy4(  
x49!{}  
o|S)C<w  
5. 结果：优化的球面透镜 q/@dR{-  
mAqDjRV1  
_[Gb)/@mM  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 (4~WWU (iT  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 @ "d2.h  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 Uku5wPS  
_45cH{$sA  
fhpX/WE6  
A-E+s~U8  
6. 参数：非球面透镜 mE$dO3  
ryD%i"g<  
pD`/_-=^h  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 pV`$7^#X  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 Z-Wfcnk  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 =v2%Vs\7k  
P9#)~Zm
}]  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 "h$R ]~eG  
f>iuHR*EXB  
2PC5^Ni/9@  
Vb6K:ZnF  
i&tsYnP2  
7. 结果：非球面透镜 y,C!9l  
9{J?H
Fw*;  
Cyk s  
 生成期望的高帽光束形状。 _\
AUQ{  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 Ygj6(2  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 f'/ KMe%<  
eqzTQen8q  
X\2_;zwf  
}OKL z.5  
k&Jo"[i&WO  
8. 总结 r#h {$i
W  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 0<P(M:a  
qe?Ggz3p.  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 19y 0$e_V  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 3z,2utH  
Z] {@H  
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。 rc~Y=m
 
zGs|DB  
扩展阅读 >}]H;& l  
N du7nKG  
扩展阅读 b.Su@ay@(^  
 开始视频 Q_lu`F|  
-     光路图介绍 zzJ^x8#R  
 该应用示例相关文件： x70N8TQ_gK  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 0VG=?dq  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 }u
^:M
I