[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) cJP'ShnCh  
应用示例简述 YO)')&  
1. 系统细节 ':,>eL#+uV  
 光源 :~t<L%tYF  
— 高斯激光束 }US7Nw  
 组件 ]ddHA  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 }l.KpdRT2  
— 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 HS{P?~:=U  
 探测器 {V[Ha~b%*  
— 视觉感知的仿真 NmjzDN  
— 高帽，转换效率，信噪比 -"F0eV+y  
 建模/设计 z8b _ _%Br  
— 场追迹： q^u1z|'Z  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ER{yuw  
ZR1+ O8  
2. 系统说明 HKpD2M  
w3<Z?lj:  
9U]pH%.9  
>P(eW7RL  
3. 建模&设计结果 wOjv[@d  
!loO%3_)  
不同真实傅里叶透镜的结果： e:qo_eSC^-  
~Y% : 3  
j\
! e9M  
:ezA+=ENg  
4. 总结 F\JLbY{x]  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 =h(7rU"Yz  
!2(.$}E  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 FnY$)o;  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 _=uviMuE  
Y]~IY?I  
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。 %Hh3u$Y,  
1sD~7KPg?  
应用示例详细内容 8AryIgy>@  
j?( c}!}  
系统参数 n-d:O\]  
VW{,:Ya  
1. 该应用实例的内容 {-Yee[d<
?  
7 xUE,)?  
S:#e8H_7m]  
M]1;  
fO#?k<p  
2. 仿真任务 1XCmMZ  
O"qR}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。 #7+]%;h  
\OP9_J(*  
3. 参数：准直输入光源 )]wuF`  
jSB'>m]  
#L\o;p(  
V+46R ]  
4. 参数：SLM透射函数 A9t8`|1"%H  
.W$ sxVXB  
PzLJ/QER  
5. 由理想系统到实际系统 4HW;  
qT$)Rb&  
uNy!<u  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 5.dl>,  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 V7BsEw  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 cg{Gc]'1#  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 TQ?#PRB  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 KYf;_C,$  
@O'I)(To  
4Ppop  
9Yn)t#G'`F  
} #qQ2NCH  
应用示例详细内容 4b=
Gg  
w [L&*
 
仿真&结果 2qlIy  
T
ywK\hH  
1. VirtualLab中SLM的仿真 Si]X rub  
QhsVIta  
 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)。 J B(<.E2  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 aV#h5s  
 为优化计算加入一个旋转平面 lQWBCJ8y  
<W2ZoqaV  
8A!'I<S1  
i+
I0k~wY  
2. 参数：双凸球面透镜 ;5N41_hG  
H~eGgm;p  
 jC4O`  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 #hy
+ L  
 由于对称形状，前后焦距一致。 nSHNis  
 参数是对应波长532nm。 0X#+#[W  
 透镜材料N-BK7。 qEZ!2R^`G  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 me:iQ.g
 
V,vc_d?,_o  
4dD2{M  
&y\igX1  
>e/ r2U  
I3PQdAs~&h  
3. 结果：双凸球面透镜 9>;} /*:H  
Zt_r9xs>  
#Skj#)I"  
 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。 m@[3~ 6A  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 'gCZ'edM  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 w{r8kH  
x)$2nonM  
?aFZOc4   
; [FLT:$  
_N@(Y:  
4. 参数：优化球面透镜 xj7vI&u.  
#N$9u"8C  
Hnd+l)ng  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 9(Jy0]E~  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 =9<$eLE0  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 Z0W0uP;J  
 透镜材料同样为N-BK7。 #2N_/J(U  
# M>wH`Q#  
-x5F;d}  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 O+b6lg)q  
7O$ &  
@h9K  
b`zET^F  
5. 结果：优化的球面透镜 djGs~H>;U_  
wV>c" J  
]Zk}ZG>6  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 Sc{Tq\t;%  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 #Wk5E2t  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 "&<~UiI  
G1[(F`t>  
hkF^?AJ  
\447]<u  
6. 参数：非球面透镜 ]!faA\1  
I)lC{v  
OpUA{P  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 *:
S~C  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 5*+I M*c  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 JqSr[q  
A_F0\ EN*  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 tah
}^  
K_&_z  
U(Z!J6{c  
2vvh|?M  
 P63 (^R  
7. 结果：非球面透镜 }LQ\a8]<
 
q5?{1  
D )gD<  
 生成期望的高帽光束形状。 lRH0)5`  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ;W~4
L+e  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 & g$rrpTzv  
7 Kjj?~RA  
x?=B\8m  
/GN4I!LA  
L#!$hq9{_  
8. 总结 Q1]Wo9j  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 hIo0S8MOj$  
\HD-vINV;  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 BV1u,<T"  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 @ t|3gF$X  
K"
^cq~   
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 3Y(9\}E@`  
X|Dpt2A=  
扩展阅读 #fj[kq)&S  
qy&\Xgn;GA  
扩展阅读 z{/LX \  
 开始视频 q0g1EJar  
-     光路图介绍 Ck@M<(x  
 该应用示例相关文件： o?y"]RCM  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 M?R!n$N_  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 Q0WY$w1<