[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) (/^dyG|X'  
应用示例简述 #!>QXiyR  
1. 系统细节 %h9'kJzNk  
 光源 o @(.4+2m  
— 高斯激光束 G]k+0&X  
 组件 sD{d8s[(  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 3D
X@ggE2  
— 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 m> YjV>5  
 探测器 zS/1v+  
— 视觉感知的仿真 T/nG\WZbZn  
— 高帽，转换效率，信噪比 3T)_(SM"  
 建模/设计 UPGS
/Xs]1  
— 场追迹： M=t;t0  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 <HXzcWQ$  
?d5_{*]+v  
2. 系统说明 bqcwZ6r<  
*Kmo1>^  
Zk<Y+!  
d]I3zSIC  
3. 建模&设计结果 \]Y=*+{  
Dk#4^`qp1  
不同真实傅里叶透镜的结果： &j!q9F  
/`+ubF
Xc  
O3En+m~3n)  
m_C#fR /I  
4. 总结 i@o'Fc  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 )>r sX)  
B{2WvPX~q  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ]r@CmwC  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 `+]e}*7$f  
V:h3F7  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 fb_q2p} G  
,wB)hp  
应用示例详细内容 9FcH\2J  
W+'f|J=  
系统参数 ewOe A|  
/?B%,$~  
1. 该应用实例的内容 9
|x{z  
Gr|IM,5P4  
N D1'XCN  
:)j& t>aP  
+OeoA{-W  
2. 仿真任务 +Cs.v.GA5  
N/8_0]Gf  
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。 5fuYva >Ik  
%h4|$  
3. 参数：准直输入光源 6e4A|<  
39oI &D>8  
VX,@Gp_'m  
:BVYS|
%  
4. 参数：SLM透射函数 _qU;`Q  
&]jCoBj+_  
K'zBDrkW-x  
5. 由理想系统到实际系统 #|^yWw^  
_[{oK G^u  
ey ?paT  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 Np>0c-S  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 5O]eD84B  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 I7?s+vyds  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 4R28S]Gb  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 ^.u J]k0  
Wf>=^ ~`  
tr$d?  
yq
,%<%+  
6UAw9 'X8  
应用示例详细内容 l(uV@_3  
a~A"uLBR  
仿真&结果 ~NZ}@J{00_  
|6T"T P  
1. VirtualLab中SLM的仿真 >+F +"NAN  
OJ,Z  
 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)。 R~N'5#.*M  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 Oi$$vjs2  
 为优化计算加入一个旋转平面 #waK^B)<a  
91:TE8?Z  
i?IV"*Ob1N  
0wZAsG"Bg  
2. 参数：双凸球面透镜 *ez7Q  
?Suv.!wfLl  
z]n&,q,5g  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 )mE67{YJh~  
 由于对称形状，前后焦距一致。 0s%]%2ON  
 参数是对应波长532nm。 Q0(3ps~H  
 透镜材料N-BK7。 jGFDj"Y  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ?jHu,  
C0-,<X  
h45RwQ5Z  
"= >8UR  
EBx!q8zz  
TM0DR'.  
3. 结果：双凸球面透镜 e|Mw9DIW  
~RIa),GVX  
-14~f)%NQ*  
 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。 k*o>ZpjNH  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 %lqrq<Xn  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 Ctpc]lJ}  
lCK|PY*  
M =6  
1j\wvPLr  
_NB8>v
  
4. 参数：优化球面透镜 U?(+ {4l  
:AM_C^j~ D  
EV|L~^Q  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 .MI 5?]_  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 m"tke'a  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 u%rB]a$/  
 透镜材料同样为N-BK7。 0;:AT|U/d  
7,,#f&jP  
cDqj&
:$e  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 [eZ'h8  
:?z E@Ct  
CpdQ]Ai[
 
T(iL#2^  
5. 结果：优化的球面透镜 D0@d}N  
B6"pw0  
"MU)8$d  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 sZYTpZgW4L  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 LAPCL&Z  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 ]]lM)  
xD4G(]d!  
6uubkt  
*tL1t\jY  
6. 参数：非球面透镜 r:9H>4m  
n^$HC=}S  
R4Si{J*O  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 eVB.g@%T  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 4{J'p19  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 .}DL%E`n  
u}BN)%`B  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 2-.%WhE/  
~7"6Y]  
rBovC  
O!.mc=Gx7  
SM
8m\c  
7. 结果：非球面透镜 3-$w5O
3}  
aIABx!83>  
v}-jls  
 生成期望的高帽光束形状。 6v9A7
g;4.  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 .Wq"  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 FAP1Bm  
)uIHonXU  
tx{tIw^2;  
rkC6-9V  
+yYSp8>  
8. 总结 I0]"o#LjT  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 DC8,ns]!y  
ht@s!5\LK  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 \~`qE<Q/  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 b6~MRfx`7  
<u85>x  
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。 0A>Fl*  
xtP=/B/  
扩展阅读 yyVv@  
lg!{?xM  
扩展阅读 4*aNdh[t.  
 开始视频 _Q3Ad>,U  
-     光路图介绍 b(McH*_8e  
 该应用示例相关文件： "7tEk<x  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 /o=,\kM  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 4yu ^cix(