[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) eECj_eH-  
应用示例简述 l/V&s<  
1. 系统细节 qU6BA\ZL  
 光源 -iQsi4  
— 高斯激光束 iE{Oit^aG  
 组件 s}b*5@8|tA  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 tq E>Zx=X  
— 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 C
SL4P)  
 探测器 t61'LCEis  
— 视觉感知的仿真 H*qD: N  
— 高帽，转换效率，信噪比 "=`~iXT{e  
 建模/设计 By/bVZks  
— 场追迹： anZIB  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 Y<ElJ>A2I  
\2eFpy(  
2. 系统说明 <<BQYU)Ig  
)%|r>{  
n^Au*'  
pFH?/D/q  
3. 建模&设计结果 c20|Cx2m  
fbL!=]A*3  
不同真实傅里叶透镜的结果： [xS5z1;  
\R;K>c7=  
wG6FS  
i0&) N,5_  
4. 总结 3&'R1~Vh  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 "11j$E9#\n  
0- Yeu5A  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 w\v&3T   
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 tYI]=:  
M
7pvxChA  
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。 |x[$3R1@  
ht$ WF  
应用示例详细内容 B#H2RT
c  
R^?PAHE7  
系统参数 "]9_Fv  
'v`~(9'Rcj  
1. 该应用实例的内容 Rmgxf/  
9w$7VW;  
jM[f[  
dTgM"k  
4jD\]Q="1  
2. 仿真任务 Suj}MEiv  
)muv;Rf`e5  
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。 5lG|A6+w{  
)da:&F -  
3. 参数：准直输入光源 K;kLQ2)  
kt5YgW  
FRD<0o/`  
(T`q++  
4. 参数：SLM透射函数 j?d!}v  
'NRN_c9  
)uuwwz  
5. 由理想系统到实际系统 r8H7TJI0   
aSxG|OkKy  
[j1^$n 8V  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 DD)mN) &T  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 L)=8mF.  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 !cv6 #:  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 MgSp.<!  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 /G[+E&vj  
N_*u5mfQX  
Y#.6d  
5!2J;.&  
MH2OqiCI  
应用示例详细内容 " Tw0a!  
</2,2AV4q*  
仿真&结果 SIJ# ?0,  
L)j]~^P$-  
1. VirtualLab中SLM的仿真 `mWQWx$V!  
vC s6#PR$  
 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)。 Rs^jk)Z:)  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 DPR;$yV  
 为优化计算加入一个旋转平面 ktdz@f  
9 #.<E5:  
U=_~{[/  
lsN/$M|}  
2. 参数：双凸球面透镜 LJ:mJ#  
o x03c  
o$^O<zL  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 1NB2y[  
 由于对称形状，前后焦距一致。 )+VHt  
 参数是对应波长532nm。 B=r]_&u-u  
 透镜材料N-BK7。 AD0ptHUBa  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 5?S{W  
i,C0o  
UA1]o5K  
Y8{T.\%\+  
M^!C?(Hx^x  
iDyMWlV  
3. 结果：双凸球面透镜 )ylv(qgV  
00$ @0  
..v@Q%  
 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。 8T!fGzHx  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 58a)&s[+  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。  3J'Bm"  
'Y~8_+J?  
v3=&{}+j.  
i
qc4O /  
:e5:\|5*5  
4. 参数：优化球面透镜 9y d-&yDG  
QE`:jxyad  
RPofa+  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 'b?#4rq}  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 Cw9@2E'b  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 uyS^W'fF  
 透镜材料同样为N-BK7。 %B*<BgJ;4F  
6&/ Ew4 e  
"W3n BaG  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 _>Pe]3  
<s59OdzP  
lN*1zM<6;  
pGZl.OI  
5. 结果：优化的球面透镜 62k9"xSH  
)l 4>=y  
TV$\v@\ =  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 ]k3GFPw  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 2<\yky  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 4F1
.D9u  
troy^H  
tDuUAI54  
c)n0D=  
6. 参数：非球面透镜 p: Q%Lg_I  
8as$h*Wh  
5KA FUR0  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 P_^|KEz  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 Occ8Hk/l.  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 7#~m:K@  
KNUMz4  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 af`f*{Co3  
%i]uW\~U  
,]>`guDV  
m`1
}O"<&i  
nJM9c[Ou^H  
7. 结果：非球面透镜 C7c|\T  
\V!X& a  
??esB&4?  
 生成期望的高帽光束形状。 ]'bQ(<^#  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 @poMK:  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 :g]HB,78  
66Cj=n5  
I,`D&  
C6;](rN)N  
X=!n,=xI  
8. 总结 S:B-nI  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 STF}~`b:3  
A=YEY 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。 VgC9'"|  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 uq#h\p|  
Q e2/4j4  
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。 ?'8MI|*l%  
\qK}(xq[  
扩展阅读 LBiv]3  
VQW)qOR9  
扩展阅读 *M\i4FO8  
 开始视频 WriJco<v  
-     光路图介绍 4'4s EjyA  
 该应用示例相关文件： QWQ6j#`  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 %q\P'cK  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 VlQwVe