[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) ,7/ _T\d<  
应用示例简述 r%MyR8'k]  
1. 系统细节 ?vbDB4  
 光源 P.4E{.)(  
— 高斯激光束 8=H\?4)()Y  
 组件 c>MY$-PD  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 B3b,F
#  
— 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 #tz8{o?ebN  
 探测器 qzdaN5  
— 视觉感知的仿真 fGO*%)  
— 高帽，转换效率，信噪比 E`E'<"{Yd  
 建模/设计 70`M,``  
— 场追迹： cIZc:   
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 !A-;NGxE  
m#ad6 \  
2. 系统说明 x`2p
r
 
]Y5dl;xrM)  
{CP o<lz  
NG-`ag`s  
3. 建模&设计结果 @ R'E?|  
22b
T3  
不同真实傅里叶透镜的结果：  GVp  
&t[|%c*D&  
Qx.jCy@  
'5WN,Vy8.  
4. 总结 HWbBChDF  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 pGk"3.ce  
# ITLz!g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。 !u0U5>ccw  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 5rF/323z  
"o==4?*L  
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。 "gg(tp45  
N l|^o{#  
应用示例详细内容 J[+Tj@n'  
Jk~UEqr+  
系统参数 g^n;IE$B  
lxOqs:b  
1. 该应用实例的内容 =#'+"+lQ }  
V<W02\Hs  
!h/
dZ`#  
Bfn]-]>sD  
C zpsqTQ  
2. 仿真任务 wLSjXpP8  
,*w>z  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 |@q9{h7  
:+1bg&wQ  
3. 参数：准直输入光源 JchA=n  
XWf7"]%SX  
]nHe$x!2]  
!r2}59J  
4. 参数：SLM透射函数 A'b<?)Y7_  
dc)wu]  
_32/WQF6  
5. 由理想系统到实际系统 jiOf')d5  
b/G8Mr  
z.{HD9TD  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 y8}"DfU.  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 - Ra\^uz  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 .0KOnLdK  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 myffYK,  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 &F9OZMK=  
)*+u\x_Hx  
=cknE=  
AwA1&mh  
l`oT:  
应用示例详细内容 0yKwH\S  
J1& A,G
b  
仿真&结果 $kM'  
XZ!cW=bqS  
1. VirtualLab中SLM的仿真 |\rSa^:5  
5=Zp%[#  
 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)。 HI7]%<L  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 o<~-k,{5P  
 为优化计算加入一个旋转平面 6{lG1\o  
z`;&bg\8  
`s#sE.=o  
G)4ZK#wz  
2. 参数：双凸球面透镜 j#4+-  
(xjqB{U  

o8iig5bp  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 z^YeMe  
 由于对称形状，前后焦距一致。 Bd/} %4V\@  
 参数是对应波长532nm。 )Fw @afE~  
 透镜材料N-BK7。 5XhK#X%:
A  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 p3{x<AO/  
5/zf x  
QZ6[*_Z6  
M ,Zm|3L  
[BJ$|[11  
X!7czt  
3. 结果：双凸球面透镜 ab8oMi`z  
z+y;y&P  
cH+h=E=  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 u4`mQ6  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 NKupOJJq  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ppPG+[cz  
Xp<A@2wt?  
hP,b-R9\  
^aGZJiyJ  
f)p>nW?Z  
4. 参数：优化球面透镜 82G lbd)  
/5L'9e  
x&Q+|b%  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 4r68`<mn[  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 y|&.v<  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 .rt8]
%  
 透镜材料同样为N-BK7。 ~.\73_M=A  
 ;PuyA  
ZX~>uf\n  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 OpWC2t)  
g&oc=f`  
[ t>}SE  
UE}8Rkt  
5. 结果：优化的球面透镜 12%z3/i  
{[YqGv=fF  
BLl%D  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 c,3'wnui  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 se^NQ=  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 {ar5c&<  
3D 4]yR5  
E|F!S(.:,M  
j]@x Q,y  
6. 参数：非球面透镜 a2(D!_dZR  
D:ql^{~  
glOqft&>`  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 35]j;8N:  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 IS5.i95m  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 (`q6G d  
m11"i=S"  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 xdFP$Y~ogy  
{UV<=R,E  
PMz{8 F  
XudH
 
Y
:t
W]   
7. 结果：非球面透镜 mK7^:(<.LO  
qb>|n1F_  
6ywnyh  
 生成期望的高帽光束形状。 h=iA
;B^>  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 +7U A%q  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 0~@L%~  
|2t7G9[n  
jFJW3az@z  
k@cZ"jYA  
IDiUn!6Q  
8. 总结 U 3wsWSO  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 X1 0"G~0  
k vue@  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 3H\b N4  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Sug~FV?k$e  
8vX*SrM  
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。 #LrCx"_&  
BW;=i.  
扩展阅读 pZ@W6}  
l?yZtZ8  
扩展阅读 VAF:Z  
 开始视频 Un8#f+odR  
-     光路图介绍 k?|F0e_  
 该应用示例相关文件： DS[l
,x  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 'EH  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 SS45<!iy