[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) WIxy}3_to  
应用示例简述 dt]-,Y  
1. 系统细节 >uB#&Q  
 光源 z'n:@E  
— 高斯激光束 I-*S&SiXjI  
 组件 %
p=M;  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 pofie$  
— 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 n5NsmVW\x  
 探测器 xGg )Y#  
— 视觉感知的仿真 {rw|#Z>A  
— 高帽，转换效率，信噪比 j{A y\n(  
 建模/设计 azp):*f("  
— 场追迹： 'G4ICtHQ  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 }<SQ  
@o _}g !9=  
2. 系统说明 "?xHlYj@+  
m}t`FsB.  
v>)"HL"XG  
PiIpnoM  
3. 建模&设计结果 S`0(*A[W*  
(Zrj_P`0[  
不同真实傅里叶透镜的结果： )9`qG:b'  
\&3+D8H>n  
& G4\2l9  
'Aq{UGN  
4. 总结 pJ"qu,w  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 0@iY:aF  
[D4SW#  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 <uw9DU7G  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ]MitOkX  
?mxMk6w  
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。 .jE{3^  
9IfmW^0  
应用示例详细内容 /]Md~=yNp  
97C]+2R%^  
系统参数 Yu^4VXp~M%  
MaQqs=  
1. 该应用实例的内容 P* BmHz4KL  
%RRNJf}z  
37.S\gO]  
9-a0:bP  
L48_96  
2. 仿真任务 ,j_i?Ff  
CXM
Lt  
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。 c]o'xd,T8\  
<^jQo<kU  
3. 参数：准直输入光源 /{n-Y/jp  
vw/J8'  
aSQ#k;T[  
FGmb<z 2p  
4. 参数：SLM透射函数  |TH\`U  
y/7\?qfTk  
4p;`C  
5. 由理想系统到实际系统 _8UU'1d  
vr6w^&[c^  
\V
~eVf;~  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 AH7}/Rc  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 uZKr  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 `l[c_%Bm  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 2eY_%Y0  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 jLm ;ty2;  
;$wVu|&  
N5 6g+,w%)  
iz PDd{[  
Y]2A&0  
应用示例详细内容
N<VJ(20y  
?NsW|w_  
仿真&结果 _Q4)X)F  
ndMA-`Ny,  
1. VirtualLab中SLM的仿真 7[XRd9a5(  
>}i E(  
 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)。 U!\.]jfS  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 _)m]_eS._  
 为优化计算加入一个旋转平面 "]Xc`3SM  
;[OH(
!  
?%[@Qb=2  
lX4 x*  
2. 参数：双凸球面透镜 ~=l;=7 T  
?IT*:A]E  
yN(%-u"  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 A$0fKko  
 由于对称形状，前后焦距一致。 +',S]Edx  
 参数是对应波长532nm。 ]&+s6{}  
 透镜材料N-BK7。 ]Q)OL  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 =dYqS[kJW  
c,+:i1IAy  
JP[K;/  
s9DYi~/,  
aj{Y\ 3L  
.4!=p*Y  
3. 结果：双凸球面透镜 vV-`jsq20H  
w+u3*/Zf  
; )@~  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 M!D3}JRm  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 .|i.Cq8  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 !wh8'X*  
RQ" ,3.R==  
5K8^WK  
~dTrf>R8M  
 S9FE  
4. 参数：优化球面透镜 k=T\\]KxC  
M&9+6e'-F  
=^,m` _1  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 Si;H0uPO  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 +Q"4Migbe@  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 H9Q&tl9  
 透镜材料同样为N-BK7。 <$Yd0hxjU  
3{sVVq5Y  
>e5qv(y]  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 f\L0xJ  
aHK}sr,U  
PtiOz :zV  
7a<DKB  
5. 结果：优化的球面透镜 .V8La
uz8  
N6i Q8P-  
b,1ePS  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 D_zZXbNc  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 lA8`l>I  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 UH"%N)[  
CB}2j  
_L=h0H l  
YNsJZnGr8#  
6. 参数：非球面透镜 Jij*x>K>y  
8VXH+5's  
' %o#q6O  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 >(t6.=  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 %| Lfuz*  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 sdw(R#GE  
j*r{2f4Rt  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 yEE*B:  
t'k$&l}+  
T{[=oH+  
U z>+2m(  
bY~pc\V:`w  
7. 结果：非球面透镜 u;2[AQ.  
>}6%#CAf  
4 "'~NvO  
 生成期望的高帽光束形状。 a<bwzX|.  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 u.xnOcOH!  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 q^<?]8  
Q>Yjy!.<^  
YS"=yye3e  
9CD_os\h  
0YDR1dO(*  
8. 总结 C!bUI8x z  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 1
/J=uH  
t
;\Y{`  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 }:)&u|d_  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ER.}CM6{[  
FVJGL  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 hM@>q&q_  
[MY|T<q  
扩展阅读 9p(.A$  
7J<5f)  
扩展阅读 vUM4S26"NT  
 开始视频 XlR@pr6tw  
-     光路图介绍  Mb~
F%_  
 该应用示例相关文件： cSV aI  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 1yu4emye4  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 g]0_5?i