[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) .? /J  
应用示例简述 fba3aId[  
1. 系统细节 N<%,3W_-_  
 光源 nrS_t y  
— 高斯激光束 a#=-Aj-  
 组件 'z:p8"h}  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 eU0-_3gN_  
— 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 >Fh@:M7z  
 探测器 +J9lD`z  
— 视觉感知的仿真 MIJ~j><L  
— 高帽，转换效率，信噪比 UQ?8dw:E~  
 建模/设计 zKr(Gt8  
— 场追迹： l|{<!7a  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 cCs:z
 
B*7o\~5  
2. 系统说明 N0f}q1S<-A  
NM]/OKs'H  
2}-W@R  
=\.
|'  
3. 建模&设计结果 m`cG&Ar5  
\;<Y/sg  
不同真实傅里叶透镜的结果： b :
00w["  
mLSAi2Y  
511q\w M  
`1gsrHi4N  
4. 总结 U$}]zaB  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 y-mmc}B>N  
7_,X9^z  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ;d4_l:9p  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 kCV OeXv  
&V$R@~x  
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。 5o*x?P!$  
|rQ;|+.  
应用示例详细内容 9)qx0  
YuZnuI@m9  
系统参数 Nnw iH  
v)06`G  
1. 该应用实例的内容 HO>uS>+  
aryr  
AyUVsIuPT=  
Z)<>d.  
`/O_6PQ}  
2. 仿真任务 =z+zg^wsT  
X%sc:V  
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。 QXCI+Fcg  
Qa=;Elp:[  
3. 参数：准直输入光源 bZ)Jgz  
#R$!|  
_F9 c.BH  
: SNp"|  
4. 参数：SLM透射函数 y< 84Gw_  
%/7`G-a.B  
j,Y=GjfGM  
5. 由理想系统到实际系统 9ccEF6o0=  
SFHa(JOS  
btOC\bUMfD  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ?^5x d1>E  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 GZ"O%:d  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 t0Uax-E(  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 ty ~U~  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 <M=K!k  
8
miIlB  
*m2:iChY  
PQ j_j#0  
E?V:dr  
应用示例详细内容 rfk';ph  
Lt)t}0  
仿真&结果 "2)T=vHi#  
wS4zAu  
1. VirtualLab中SLM的仿真 : v]< h  
MkQSq MU=  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 q8U]Hyp(`  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 z;-2xD0&U[  
 为优化计算加入一个旋转平面 B,676~I  
n`6vM4rM)  
;fuy}q8@7  
VGSe<6Hh  
2. 参数：双凸球面透镜 _M?:N:e  
&{$\]sv  
`O#y%*E  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 7w9) ^  
 由于对称形状，前后焦距一致。 ^'}Td~(  
 参数是对应波长532nm。 :)+cI?\#  
 透镜材料N-BK7。 ]5^
u^  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ZEB1()GB  
7%X$6N-X  
t{$t3>p-t  
T =:^k+  
9 eP @}C6  
+!X^E9ra  
3. 结果：双凸球面透镜 T^"d%au  
kWWb<WRW:  
Ih.o;8PpK  
 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。 }hGbF"clqg  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 )%*uMuF  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 -IPc;`<  
3]wV`mD  
&AW?!rH  
='~C$%  
vsc&$r3!5{  
4. 参数：优化球面透镜 Qq5)|m  
+_+}^Nf]Y3  
7.]ZD`"Bb  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 7-)Y\D  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 |[gnWNdR$M  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 sC/T)q2  
 透镜材料同样为N-BK7。 /7*u!CNm  
E_FseR6  
&DgIykqN  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 k)4   
qUCiB}  
<MY_
{o8d  
4rv3D@E  
5. 结果：优化的球面透镜 _,5(HETE2  
?!Y2fK=h0  
 Y]P]^3  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 DI+kO(S  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 VaH#~!  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 2&dtOyxo>  
aVd{XVE  
fY\QI =  
R7+k=DI  
6. 参数：非球面透镜 --y.q~d  
R:=i/P/  
lepgmQ|oY  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 %A?Ym33  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ;[&g`%-H<  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 je.mX/Lpj  
IS"UBJ6p  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 BH\qm (X  
aM~M@wS  
BB9Z
?}
  
!<@Zf4m  
v]c1|?9p'  
7. 结果：非球面透镜 9MVW~V  
(1*?2u*j  
Jo_h?{"L{  
 生成期望的高帽光束形状。 P$\(Bd\76  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 bc%7-%  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 #BF(#1:  
8z\WyDz  
vuA';,:~  
LKtr>u  
I 91`~0L*  
8. 总结 ;DBO  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 .F&\xa{  
Rax}r  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 
WnU"&XZ  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 (:-=XR9A`  
n~k;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。 $U3s:VQ'  
ybcQ,e  
扩展阅读 |v:8^C7  
2 ES .)pQ  
扩展阅读 n"$D/XJO  
 开始视频 _"Y;E
 
-     光路图介绍 WADNr8.  
 该应用示例相关文件： ZmUS}  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 Y<I/y  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 j'I$F1>Te