[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) t2#zQ[~X!  
应用示例简述 GdtR /1  
1. 系统细节 a 8.Xy])!  
 光源 L0>w|LpRc  
— 高斯激光束 7oFA5T _  
 组件 ~
)%DiGW&  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ;%Rp=&J  
— 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 Ops""#Zi  
 探测器 T8\%+3e.  
— 视觉感知的仿真 #u$Z/,  
— 高帽，转换效率，信噪比 D[bPm:\0M  
 建模/设计 uoe>T:  
— 场追迹： (5&l<u"K~  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 "MU)8$d  
sZYTpZgW4L  
2. 系统说明 LAPCL&Z  
]]lM)  
xD4G(]d!  
m`H9^w%W  
3. 建模&设计结果 *tL1t\jY  
r:9H>4m  
不同真实傅里叶透镜的结果： wm s@1~I  
V SUz+W  
l527>7 eT  
0/0rWqg /  
4. 总结 Ll'!aar,  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 (]*!`(_b  
MD=VR(P?eq  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 l$eKV(CZ4  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 31n|ScXv  
&{(8EvuDd  
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。 V'XvwO@  
?*A"#0  
应用示例详细内容 iMXK_O%  
jN^09T49  
系统参数 )0xEI  
a@U0s+V&a0  
1. 该应用实例的内容 A
lQ  
P'q ._U  
U&<w{cuA  
o;M-M(EZQ6  
G?QU|<mj<  
2. 仿真任务 /e4#DH  
32ae? d  
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。 'ktWKW$ D  
rCFTch"  
3. 参数：准直输入光源 \J?5Kl[*c  
ufWd)Q  
\~`qE<Q/  
<u85>x  
4. 参数：SLM透射函数 ?5#=Mh#  
xtP=/B/  
M/^kita  
5. 由理想系统到实际系统 'hw_ew   
6 w:@i_2^  
(Jb[_d*  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 "JCvsCe  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 GDj ViAFm  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 7Vxe]s  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 hr] :bR  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 ViG4tb  
.+TriPL  
2eh j2T  
,0R2k `m!  
(
" +/ :  
应用示例详细内容 ^>fjURR  
N}2xt)JZz  
仿真&结果 VT&R1)c  
X[ o9^<  
1. VirtualLab中SLM的仿真 KU}HVM{  
]Ak@!&hyak  
 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)。 wh
<s#q`  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 StuDtY  
 为优化计算加入一个旋转平面 Ghgo"-,#  
'ehJr/0&g  
jW-j+WGSM  
&i~AXNw  
2. 参数：双凸球面透镜  *R6n+d  
boR&'yX  
@B
Z6{@*  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 Sh_=dzM  
 由于对称形状，前后焦距一致。 Gv,0{DVX<  
 参数是对应波长532nm。 fYzOT,c  
 透镜材料N-BK7。 U-#t&yjh#  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 o(/(`/  
;=.QT  
|ei?s1)  
{&Fh$H!  
%q@eCN  
[[PUK{P0  
3. 结果：双凸球面透镜 wxg`[c$:  
.bYDj&]P{  
'sL>U$(  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 2>l:: 8Pp  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 t_q`wKDE  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 Aghcjy|j  
nuB@Fkr  
qG/a5i  
%&yD^q_  
S4]xxc  
4. 参数：优化球面透镜 Lj$yGdK<  
IA|V^Wmt;  
$+
<X 1  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 0O>8DX  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 K'%,dn  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 PZF>ia}  
 透镜材料同样为N-BK7。 )T:{(v7 d`  
=>hq0F4[;  
D4m2*%M  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 S#X$QD  
Z3G>DF:$  
9BGPq)#  
sa`7_KB  
5. 结果：优化的球面透镜 :XMw="u=  
?J+[|*'yK  
buRXzSR  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 ctOC.  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 I~qS6#%r  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 8=7u,t  
yg "u^*r&  
!GMb~  
";j/k9DE  
6. 参数：非球面透镜 2C%{A  
J[UL f7:  
,{7wvXP  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 :x97^.eW~  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 kRskeMr:Rd  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 HB\y [:E  
~fs{Ff'  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 9c806>]U^  
Zb7KHKO{  
zp4Jd"XBX  
A5Yfm.Jy  
I?"cEp   
7. 结果：非球面透镜 ]}F_nc2L  
6Pl$DSu  
@5zL4n@w  
 生成期望的高帽光束形状。 Qg?^%O'  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 c\.4I4uy  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 [e ;K$  
PBr-<J  
FgRlxz  
J']1^"_'  
&^1DNpUZ  
8. 总结 ;,Sl+)@h  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 @g""*T1:$  
Ol"p^sqwj  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ?YX2CJ6N  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 8:-[wl/@  
6+FmYp  
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。 bR49(K$~  
/l0\SVwa>  
扩展阅读 'HkV_d[li  
T\b e(@r  
扩展阅读  F[115/  
 开始视频 9<P1?Q  
-     光路图介绍 |>GtClL  
 该应用示例相关文件： ,/|"0$p2x  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 qbHb24I  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 &iL"=\#