[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) c
eNJXK  
应用示例简述 (JeRJ4  
1. 系统细节 K@;ls  
 光源 <zF/at  
— 高斯激光束 0vdnM8N2  
 组件 @!s(Zkpev  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 cUM#|K#6  
— 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 QNCG^ub  
 探测器 _c6 zzGtH  
— 视觉感知的仿真 `jH0FJQ  
— 高帽，转换效率，信噪比 r
u1FJ{n  
 建模/设计 8:t1%O$  
— 场追迹： !FJ_\UST0  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 Qv:J#uVw?O  
K6z-brvw"  
2. 系统说明 9A1w5|X  
AC/82$  
d
#wK  
cy4V*zwp  
3. 建模&设计结果 XP_V  
pM7xnL4  
不同真实傅里叶透镜的结果： RBM4_L  
*`.4M)Ym~  
&y=~:1&f  
Og3bV_,"  
4. 总结 zhFk84  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 $2\k| @)s  
} ~#^FFe  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 #y%?A;  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 1]j_4M14aA  
S[W|=(f9  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 r)SwV!b  
;qT7BUh(%  
应用示例详细内容 )51
H\o  
xkzC+ _A  
系统参数 N/fH%AtM  
4?{e?5)  
1. 该应用实例的内容 ,:QDl  
W
8 m*co  
0jN?5j  
zWh[U'6  
cCH2=v4hU  
2. 仿真任务 X%b.]A  
U3yIONlt  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 ]}&f
<X  
r%/*,lLO  
3. 参数：准直输入光源 3yfq*\_uXw  
^#4?v^QNh  
4F+n`{~  
NN9`jP2  
4. 参数：SLM透射函数 ^3L6mOoA  
@*gm\sU4  
0#rv.rJ{  
5. 由理想系统到实际系统 -B-nTS`  
2I#4jy/g  
}bVWV0Aeim  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 L@|W&N;%a  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 +)Pv6Zog[  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 VBIY[2zf  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 e:Zc-  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 0NB6S&lI^k  
~_TmS9  
38
%xB<Y  
Dm j^aFB0|  
,f4mFL0~N  
应用示例详细内容 iTt"Ik'  
-k p~pe*T  
仿真&结果 *@q+A1P7@  
QJ`#&QRp  
1. VirtualLab中SLM的仿真 Eg"DiI)7  
ai(<"|(  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 Vs~^r>  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 gOI#$-L  
 为优化计算加入一个旋转平面 &t+  
.[hQ#3)W  
6rEt!v #K[  
k[l+~5ix  
2. 参数：双凸球面透镜 ~ySmN}3~'  
_dj<xPO  
~y}M GUEC  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 :z^ps0  
 由于对称形状，前后焦距一致。 &+-ZXN  
 参数是对应波长532nm。 sQ/7Mc  
 透镜材料N-BK7。 ei;
wT  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ,9q=2V[GP  
ch<Fi%)  
QeA)@x.p  
i+yqsYKO  
p#O#MN*  
f)q\RJA)X  
3. 结果：双凸球面透镜 EH"iK2n\
9  
-
vI?b#  
Z9ciS";L  
 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。 PGMu6$  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 -9/YS  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 6rL'hB!!]*  
9u1)Kr=e  
yw5MlZ4P=  
/a6\G.C5  
jK\2y|&&c  
4. 参数：优化球面透镜 \~Zj](#  
&by,uVb=|{  
673v  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 Y>EwU  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 fyx-VXu  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ?)1h.K1}M  
 透镜材料同样为N-BK7。 F&;g< SD  
pq*b"Jku1  
A,MRK#1u  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 .txgb  
y<k-d
br  
N2;T\xx,  
C;wN>HE  
5. 结果：优化的球面透镜 A) p}AEBc  
X.xp
'/d  
x 3#1  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 W+a>*#*  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 q NU\XO`H  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 Xgd!i}6Q  
wlC_rRj~  
1;SW%\M  
M\,0<{  
6. 参数：非球面透镜 <X j:c2@  
nWbe=z&y8[  
@pYAqX2  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 :74^?  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 2y#4rl1Utx  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 9Q^>.^~^  
v/8K?$"q  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Jm\'
=#U#  
8~EDmg[  
L/<^uO1  
iF{eGi  
ai`fP{WlX  
7. 结果：非球面透镜 JV/K ouL  
W4QVWn %3  
tu6c!o,@  
 生成期望的高帽光束形状。 ^g~Asz5]  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 C:_!zY'z  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 K4N~ApLB+  
*r?g&Vw$m  
TPq5"mco  
NV9D;g$Y  

-mO[;lO  
8. 总结 \QBODJ1  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Mm:6+  
C"<l}  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 I`t"Na2i  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 pxM^|?Hxc  
u#\=g:  
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。 |5Mhrb4.  
R6h(mPYA  
扩展阅读 O!hg@[\B+  
>9Fs)R]P  
扩展阅读 ]B:g<}5$4  
 开始视频 )T(xQ2&r4  
-     光路图介绍 w-AF5%gX  
 该应用示例相关文件： 8 %Lq~lk  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 z(:0@5  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 u<]-%ha$