[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) tFL/zqgm  
应用示例简述 `'[u%UE  
1. 系统细节 p6]4YGw*^  
 光源 o+SD(KVn-  
— 高斯激光束 sB ]~=vUP  
 组件 Crmxsw.W^Y  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 {[Po
LOCI  
— 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 imAsE;:  
 探测器 QF(.fq8, U  
— 视觉感知的仿真 @@7<L  
— 高帽，转换效率，信噪比 wxXp(o(  
 建模/设计 GFOd9=[  
— 场追迹： o&1ewE(O]  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 BEyg63=  
v`MCV29!}  
2. 系统说明 *D1^Se  
Jz s.)  
zR(}X8fP  
9D:p~_"g  
3. 建模&设计结果 "o/:LCE  
m(E-?VMHo  
不同真实傅里叶透镜的结果： \5 IB/*  
XKB)++Q=  
5BCXI8Ox9x  
2J =K\ L  
4. 总结 u?Jw)
`  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 AzVON#rj  
Eym<DPu$n  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 [s$vY~_  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 [op!:K0  
xz5Jli  
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。 ~;k-/Z"  
"tB"C6b  
应用示例详细内容 ULqnr@/FbK  
@dQIl#  
系统参数 08{0i,Fs  
V #W,}+_Sz  
1. 该应用实例的内容 X[:Hp`_$  
%mPIr4$Pg  
qc\]~]H]r  
okJ+Yl.[?7  
"S.5
_@?  
2. 仿真任务 $^?"/;8P5  
%N_5p'W  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 ^%V'l-}/  
ik)T>rYg0  
3. 参数：准直输入光源 MW8GM}Ho[  
9 o6ig>C  
7{=/rbZT?  
T1jAY^^I  
4. 参数：SLM透射函数 g-"@%ps  
L\}o(P(  
Cqy84!Z<  
5. 由理想系统到实际系统 {/G~HoY1i  
j'FSd*5m  
QNn\wz_)  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 <QFT>#@T  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 F|3Te?_  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 p/L|;c  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 m`gH5vQa  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 w%R(*,r6  
A@xa$!4}  
3ha^NjE  
S0\QZ/je  
F)_jW  
应用示例详细内容 2%UzCK  
5H#f;L\k  
仿真&结果 $Y* d ' >  
F \6-s`(  
1. VirtualLab中SLM的仿真 !qk+>6~A,  
\Fg%V>  
 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)。 W5 ^eCYHoi  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 w%F~4|F  
 为优化计算加入一个旋转平面 Hy=';Ccn}  
V .+ mK|)  
OP0KK^#  
5r)ndW,aN  
2. 参数：双凸球面透镜 I^S gWC  
tb36c<U-  
c-1,((p  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 6BK-(>c(6  
 由于对称形状，前后焦距一致。 
$P'Y  
 参数是对应波长532nm。 K",YAfJa  
 透镜材料N-BK7。 vpnQs#8O  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 R5OP=Q8  
,9;RP/"7  
F6XrJ?JM  
RlW0U-%u  
%L(;}sJ.  
`o|Y5wQ@  
3. 结果：双凸球面透镜 SQ&nQzL  
$>^DkrOd  
NMJX `  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 +I~
`Ob  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 LB9D6,*t  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 [0vgA#6I  
*UL++/f  
96G8B62  
WEy$SN+P  
O_=2{k~s0  
4. 参数：优化球面透镜 y,&'nk}  
DzZEn]+zt  
xib?XzxGo  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 <46>v<  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 1M@OBfB8  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 M9[52D!{  
 透镜材料同样为N-BK7。 {
"kEu  
?XCFRt,ol  
@QOlo-u  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 H(|n,c  
/%&Kbd  
f6/<lSoW  
hSAdD!  
5. 结果：优化的球面透镜 {L6@d1u  
J!{"^^*  
6ijL+5  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 0FN;^hP5|  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 t+9[ki  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。  6chcpP0  
QK~44;LVIJ  
%<dvdIB  
jpwR\"UJ  
6. 参数：非球面透镜 q8Jhs7fv  
"mk@p=d  
]u5B]ZQnA  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。  lL\%eQ  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 UY5wef2sF  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 }H5~@c$  
8n&Gn%DvX  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 +DsdzR`Gx,  
'@0Z#A  
%3%bRP  
}yzCq+
  
]3D>ai?  
7. 结果：非球面透镜 N4HIQ\p  
:?!b\LJ2^  
']bw37_U,  
 生成期望的高帽光束形状。 0#G@F5; <  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 @1w[~QlV  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 A4~-{.w=  
?<
;9=l\Q
 
G-6k[-@-v  
!-veL1r  
!jQj1QZR`  
8. 总结 OH >#f6`[  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 5FJ(x:k?z  
fEo5j`}  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 IRknD3LX  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 88&M8T'AP  
A+=K<e  
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。 _j\GA6  
]5O]=^ u0  
扩展阅读 RW`j^q,c3  
RVN;j4uMg  
扩展阅读 O0^?VW$y_  
 开始视频 ,+4*\yI3l  
-     光路图介绍 ey]WoUZ  
 该应用示例相关文件： n\i~H  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 '" 4;;(  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 O#@G .~n?