[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) a
W]!$  
应用示例简述 j7=I!<w V  
1. 系统细节 `W< 7.  
 光源
#=UEx  
— 高斯激光束 |2(z<b&y=  
 组件 "I?sz)pxG  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 WH2?_U-8h  
— 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 %Uybp  
 探测器 @gc lks/M  
— 视觉感知的仿真 _S5\5[^  
— 高帽，转换效率，信噪比 a(&!{Y1bt  
 建模/设计 (qT_4b~  
— 场追迹： |9ro&KA  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 b}4k-hZL  
i"2[OM\j7  
2. 系统说明 =A&x d"  
NKB,D$!~&  
L8n1p5gx3  
4&;.>{:;  
3. 建模&设计结果 BFmYb
K  
@sv==|h  
不同真实傅里叶透镜的结果： hM\<1D CKG  
 c'?4*O  
4Z>hP]7  
[b-27\b  
4. 总结 -]"=b\Q  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 [q]"_4L0;d  
T">-%-t  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 jV)!
9+H#  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ! )$ PD@  
y]QG;  
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。 ^~}|X%q3  
D7cOEL<  
应用示例详细内容 %\#s@8=2u  
;m$F~!Y  
系统参数 ]z`Y'wSxd  
> ^fY`x,  
1. 该应用实例的内容 X||Z>w}v  
6J0HaL  
{n}6  
2/S~l;x  
d&'z0]mOe  
2. 仿真任务 $,"{g<*k;  

yo*c& >  
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。 9frP`4<)  
-dbD&8  
3. 参数：准直输入光源 HpXMPHd  
?z0f5<dL  
) ?rJKr[`  
yZ3/Ia>,  
4. 参数：SLM透射函数 Srj%6rgsB  
.{ ^4I  
M$g%kqa  
5. 由理想系统到实际系统 }T%;G /W  
-e7|DXj  
7 y}b (q=  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 /9dV!u!;  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 O @fX +W?U  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 _l]`Og@Y  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 YAnt}]u!"  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 ;
:1d<Q|  
e'aKI]>a  
|sz`w^#  
eCdx(4(\a  
G?12?
2  
应用示例详细内容 D.xN_NK"  
UN_f2  
仿真&结果 =BJ/ZM  
Ls#
pe  
1. VirtualLab中SLM的仿真 Y'"2s~_ Z  
;SkC[;`J  
 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)。 )%%RI_JT  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ;`g\Tu  
 为优化计算加入一个旋转平面 Rt~Aud[  
a%f{mP$m  
>R3~P~@30  
+kTAOfM  
2. 参数：双凸球面透镜 Mp;t?C4  
pW O-YZ#+  
d$)'?Sf]h  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 !3Fj`Oh  
 由于对称形状，前后焦距一致。 m3XL;1y:a  
 参数是对应波长532nm。 I$0`U;Xd  
 透镜材料N-BK7。 Ne*I$T 5  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 \@nmM&7C!4  
C3-l(N1O{  
]3hz{zqV^  
K1uN(T.Ju  
5:9Ay ?  
?@Z~i]gE[V  
3. 结果：双凸球面透镜 nS[0g^}  
*2crhI*@>  
q]:+0~cz  
 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。 wE3^6  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 /tA$'tZ  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 <'op  
AC,$(E  
g.f!Uc{  
gwQL9 UYx  
@]tFRV  
4. 参数：优化球面透镜 0:Js{$ZL4  
K @"m0  
KrVF>bq+  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 wRf_IBhCd  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 $=iz&{9  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 O]w&uim  
 透镜材料同样为N-BK7。 ^te9f%>$l  
xXH%7%W'f  
qfE/,L(B  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 &9PzBc  
k='sI^lF  
-Qo`UL.}  
UY j  
5. 结果：优化的球面透镜 zm2&\8J  
)z3mS2  
~CldqXeI  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 ~b5aT;ObR  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 wQb")3dw  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 eJE?H]  
eOy{]<l3  
td q;D  
JO5~Vj_"  
6. 参数：非球面透镜 kJy<vb~   
X1:|   
Zp@p9][C  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 Bcrd}'no  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 e+bpbyV_#  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 s!Y>\3rMW  
6VolTy@(x  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 X"J79?5  
Z4}Yw{=f  
B
9iH+ ]W  
wED~^[]f  
W>dS@;E  
7. 结果：非球面透镜 9+@_ZI-  
{i~qm4+o  
^w^cYM,  
 生成期望的高帽光束形状。 k<"ZNQm$.  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ~t<BZu  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 Ee9u7TFT  
"My \&0-  
zdyS"H}  
xex/L%!Rj  
^O#,%>1J  
8. 总结 T'\lntN  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 #$K\:V+ 4  
6aCAz2/  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 _zJY1cr  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 j!&g:{ e  
X)fj&  
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。 vBj{bnl  
9g J`H'  
扩展阅读 =4 &9!Z  
Niou=PI@  
扩展阅读 T$GhE  
 开始视频 RJnRbaC  
-     光路图介绍 @luv
;X^%  
 该应用示例相关文件： p8[Z/]p  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 J.?6a:#bU/  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 $4>K2