[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) iu'At7  
应用示例简述 dH~i  
1. 系统细节 jPmp=qg"q  
 光源 [_1K1i"m  
— 高斯激光束 Z>_F
:1x
 
 组件 eK =v<X  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ;{Tf:j'g  
— 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 nD}CQ_C  
 探测器 `c'R42SA  
— 视觉感知的仿真 W+ v#m>G  
— 高帽，转换效率，信噪比 ]z"7v  
 建模/设计 v 0D@`C  
— 场追迹： >L,Pw1Y0W[  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 s/0~!0  
!d{Ijs'T  
2. 系统说明 ^wMZG'/  
iE* Y@E5x0  
ldRisL  
Qkx}A7sK  
3. 建模&设计结果 Q=#@g  
Fg^Z g\
X3  
不同真实傅里叶透镜的结果： 3?uah'D5  
^-dhz88wV  
df7xpV  
Nz
G] nsw  
4. 总结 u$nYdda
k  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 4nU+Wj?T  
Ag_I'  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 O[\obi"}  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 R[f@g;h  
N5Ih+8zT  
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。 }= (|3\v  
Mo0pN\A}h  
应用示例详细内容 'WcP+4c  
C
$7dmGjZ  
系统参数
baz~luM  
5v5K}hx  
1. 该应用实例的内容 LNI]IITx/  
?vV&tqnx%  
/}R*'y  
>f-*D25f%  
0` UrB:  
2. 仿真任务 ?f4jqF~Fh  
1 2J#}|  
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。 N\W
4LO6  
k?qd -_sC  
3. 参数：准直输入光源 VTs ,Ln!,U  
OuwEO   
["SD'  
=6< Am  
4. 参数：SLM透射函数 X$9 "dL  
H@V+Q}  
Rd>PE=u  
5. 由理想系统到实际系统 ibv.M=  
ILMXWw  
 d>}R3T  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 %TS8 9/  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 K&UTs$_cI  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 Uq:CM6q\  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 @Xl/<S&  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 B'~CFj0W%=  
BM_Rlcx~  
o 12w
p  
RinaGeim  
,,CheRO  
应用示例详细内容 \Zmn!Gg  
3p#BEH<re  
仿真&结果 <v[UYvZvY  
YLFM3IaP  
1. VirtualLab中SLM的仿真 vz
}_^8O  
XS`=8FQ  
 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)。 g"|Z1iy|9  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 Oj0,Urs7  
 为优化计算加入一个旋转平面 !1fAW!
8  
}4wIfI83K,  
$}z%}v  
khS >  
2. 参数：双凸球面透镜 ^K`Vqo  
,'^^
OLez  
I>(-&YbC  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 8D1+["&  
 由于对称形状，前后焦距一致。 JF-ew"o<E  
 参数是对应波长532nm。 Yb=Z`)  
 透镜材料N-BK7。 U[WR?J4~LX  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ,n\'dMNii  
>gGdzL  
+Qo]'xKr  
wxIWh>pZa  
^rIe"Kx  
p!RyxB1.|  
3. 结果：双凸球面透镜 aOK,Mm:iO  
X9/]<Y<!  
VVVw\|JB>  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 ,G%?}TfC)  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 +?R!  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 NkL>ru!b9  
rIo)'L$
uU  
3*;S%1C^  
mmx;Vt$i  
f<}>*xH/k  
4. 参数：优化球面透镜 ua HB\Uc  
=VPJ m\*V  
LG>lj$hO  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 SRBQ"X[M2  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 Sz3Tp5b  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 9&7$oI$!J  
 透镜材料同样为N-BK7。 U?sio%`(  
j%@wQVxq  
'>0rp\jC  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 N9jSiRJ  
\o2cztl=  
"j] r  
iQj2aK Gs  
5. 结果：优化的球面透镜 Ub9p&=]h  
o u*`~K|R  
H<wrusRg  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 xXn2M*g  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 @A;Ouu(  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 G$_=rHt_%  
pJ;4rrSK  
|JRaskd  
?)i`)mu'  
6. 参数：非球面透镜 t$yt8#Tk  
NP< {WL#  
HMr
l!;:  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 %jRqrICd  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 t!JD]j>q
 
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 Y[WL}:"93  
zy!mP  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 [H&Z /.{F  
<oP"kh<D4  
,[t>N>10TH  
B9Y*'hmI  
=%
IBl]Z!"  
7. 结果：非球面透镜 sUEvL(%nY  
NwB;9ZhZ  
VGtKW kVH  
 生成期望的高帽光束形状。 "FfIq;  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。  Lkl+f~m  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ;*=MI/"N  
$yY\[C  
g9K7_T #W  
yYri.n  
lIDGL05f'  
8. 总结 6}xFE]Df-Y  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 $Z!7@_Ys  
?!d\c(5Gt  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 =n73bm  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 0X'2d  
M);@XcS  
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。 f~{@(g&Gl  
z0Bw+&^]}  
扩展阅读 pcl'!8&7  
s1| +LT,D  
扩展阅读 m\O|BMHn  
 开始视频 ?.%'[n>P  
-     光路图介绍 <!qv$3/7  
 该应用示例相关文件： JVx ,1lth  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 VM[U&g<8n  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 7UzbS,$x