[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) Riw#+#r]/  
应用示例简述 MOdodyG  
1. 系统细节 B;L~hM  
 光源 7` &K=( .  
— 高斯激光束 Q[S""P.Z|  
 组件 ?DA,]aa-  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 :v=Yo  
— 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 J v'$6[?  
 探测器 (@mvNlc:  
— 视觉感知的仿真 cs,%Zk.xjw  
— 高帽，转换效率，信噪比 G=(F-U;*  
 建模/设计 R9~%ORI#;  
— 场追迹： ,qyH B2v  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 q*,];j/>k  
yX?& K}JI  
2. 系统说明 J6Cw1Pi  
o`7Bvh2  
h0L*8P`t  
[P407Sa"  
3. 建模&设计结果 g*TAaUs|n  
{!@Pho)Q  
不同真实傅里叶透镜的结果： l}># p'$  
pl%3RVpoc  
1W;q(#q  
# KK>D?.:  
4. 总结 +-1t]`9k4  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 /X{:~*.z  
ng^`s}?o  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Rcfh*"k  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Ns?y) G>:  
~bhesWk8!  
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。 d\+smED  
22)2o
lU  
应用示例详细内容 }mzM'9JH  
#/\5a;Elc  
系统参数 %s6|w=.1  
KFvNsqd  
1. 该应用实例的内容 76(-!Z@=J  
Zqc+PO3lw  
Ol"*(ea-TX  
8xW_N"P.>  
|9$K'+'  
2. 仿真任务 !7]4sXL{  
!c(B 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。 Y1vl,Yi  
nJ<h}*[  
3. 参数：准直输入光源 LxC*{t/>8  
0.Pd,L(  
?kMG!stgp}  
QK)"-y}"g  
4. 参数：SLM透射函数 <nOK#;O)  

~&8ag`  
RoFy2A=_  
5. 由理想系统到实际系统 TL lR"L5  
r~N0P|Tq  
hosw :%  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 &W)Lzpx8c  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 gpB3\  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 7+QD=j-  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 cD{I*t$  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 !)FM/Xj,o  
f^\qDvPur  
~ x- R78'  
dt%waM!  
WB<_AIt+  
应用示例详细内容 B/hL  
yu"enA  
仿真&结果 {p@uH<)  
[xXa3W  
1. VirtualLab中SLM的仿真 ?~s,O$o  
q'{LTg0kk  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 hY XH9:  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ~Q}JC3f>  
 为优化计算加入一个旋转平面 Q$r1b
eA  
{W*_^>;K  
L8sHG$[  
aUUr&yf_L  
2. 参数：双凸球面透镜 ?$T!=e"  
6fV%[.RR  
)D?\ru H  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 X;25G  
 由于对称形状，前后焦距一致。 mv
_N ns  
 参数是对应波长532nm。 t4>%<'>e  
 透镜材料N-BK7。 %5.aC|^}  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 XG2&_u&  
^|-*amh  
-?{bCq  
=>Ss:SGjT  
p(dJf&D  
wn2+4> |~p  
3. 结果：双凸球面透镜 m!{Xuy  
Hg$t,\j  
/;>U0~K  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 l+g\xUP  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 gw[\7  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 Uv|z c  
k=">2!O/  
1|/P[!u  
rS1mBrqD  
Teq1VK3Hr  
4. 参数：优化球面透镜 5MUM{(C  
<Th)&  
n-iy;L^b  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 >b9nc\~  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 !}%,rtI  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 =d07c  
 透镜材料同样为N-BK7。 GiI|6z!  
#lDf8G|ST~  
7u8HcHl  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 "o.V`Bj  
8/lv,m#  
9gFb=&1k  
F-K=Otj  
5. 结果：优化的球面透镜 :6R0=oz  
2p'ujAK  
ia=eFWt.  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 OT-!n  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 Np$peT[  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 l"9.zPvT<  
FnkB z5D  
0a<:.}  
w D|p'N  
6. 参数：非球面透镜 x\HHu]  
}<?1\k  
MZ" yjQA  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 (pY'v/a-  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 F<SCW+>z2a  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。
8I=n9Uyz  
Ph[P$: 9  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 #XSs.i{  
B<)c{kj  
r0 %WGMk2  
mDJF5I  
fwvPh&U&  
7. 结果：非球面透镜 d)V"tSC,  
< H1+qN=]`  
s"1:#.u  
 生成期望的高帽光束形状。 2Eq?^ )s  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 w.s-T.5.j  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 Fqtgw8  
S 6e<2G=O  
+<cvyg5U  
I_vPGafMx  
~lB im$o  
8. 总结 w]n ,`r^  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ]7H ?  
L`"PaIMz  
 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$T`Bn  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 bcgh}D  
CH |A^!Zm  
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。 z}XmR
c_Ko  
X6_m&~}15  
扩展阅读 Q_p!;3  
UsT+o  
扩展阅读 $L|YllD%  
 开始视频 8<cD+Jtj  
-     光路图介绍 8 1Ar.<  
 该应用示例相关文件： x9fNIuAQ  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 *Q=3v  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 ?Bg<74