[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) lYrW"(2  
应用示例简述 %BkPkQA  
1. 系统细节 xl@  
 光源 E{B40E~4  
— 高斯激光束 dM5N1$1,  
 组件 }M(
XHw  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 YtT:\#D  
— 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 B o[aiT  
 探测器 P76QHBbl  
— 视觉感知的仿真 1FRpcE  
— 高帽，转换效率，信噪比 cvnRd.&  
 建模/设计 RLF]Wa,  
— 场追迹： `lE8dwL  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 Rd+`b  
!ma'*X  
2. 系统说明 Q"`J-#L  
F[oTc^dr  
#_fL[j&  
[V,f@}m F  
3. 建模&设计结果 sHMZ'9b  
d?OsVT;U  
不同真实傅里叶透镜的结果： H:L<gv(rG  
6\/(TW&  
U\tujK1  
nx`I9j\  
4. 总结 )}R w@70L-  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 :]IYw!_-p  
pGSS   
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 >z69r0)>  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 G(7WUMjl  
GMoE,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。 G9a6
$K)b  
}JBLzk5|  
应用示例详细内容 kT4Tb%7KM  
K<ok1g'0  
系统参数 ]s:%joj%^  
gLPgh
%B4  
1. 该应用实例的内容 {vAv ;m  
SH M@H93  
R9lb<`  
<>6DPHg~  
=!|=Y@  
2. 仿真任务 %C(^v)"  
zvnR'\A_  
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。 yixAG^<  
5KDN8pJN  
3. 参数：准直输入光源 xsdi\ j;n>  
f^kH[C  
$n@B:kv5p  
Lkl^ `  
4. 参数：SLM透射函数 $|bdeQPr\  
@t?uhT*Z=  
\L{V|}"X  
5. 由理想系统到实际系统 g\lEdxm6Sj  
=-|,v*  
V'&`J
ZK6  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 xnD"LK  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 z;ko )  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 h1.<\GO  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 ]<IK0  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 z1 P=P%F  
80;^]l   
B`
<K]ut  
K/ 5U;oC  
/32x|Ow# 1  
应用示例详细内容 %?z8*G]M  
vX
/("[  
仿真&结果 1A.ecv'  
xl4A<  
1. VirtualLab中SLM的仿真 TQg~I/  
Y('?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)。 L:E?tR}H  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 @j|=M7B  
 为优化计算加入一个旋转平面 'WQ?%da  
9S]]KEGn4  
;_Z[' %  
$|%BaEyk  
2. 参数：双凸球面透镜 >
qC,IQ'  
UY$Lqe~  
x|lX1Mh$  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ,37\8y?o\  
 由于对称形状，前后焦距一致。 's_[#a;Vp  
 参数是对应波长532nm。 >s|zrS)  
 透镜材料N-BK7。 
.bvEE  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 {f:%+h  
;"Q.c#pA$g  
K@>($BX]  
>#~>!cv6D  
SM8Wg>  
H4"'&A7$  
3. 结果：双凸球面透镜 "9bd;Tt:  
FH7h?!|t  
[h[@?8vB  
 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。 NY3.?@Z  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 d !=AS  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 j9^V)\6)  
qbD>)}:1  
)]M,OMYq-  
x,:DL)$1  
YgL{*XYAt  
4. 参数：优化球面透镜 o4F(X0  
#Q'j^y7=z  
!THa?U;  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 33z^Q`MTC  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 !M@jW[s  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 $@^*lUw  
 透镜材料同样为N-BK7。 ?8]g&V  
,y}@I"  
<`'T#e$  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 vef9*u`  
!hWS%m@  
51-@4E2:l:  
=k^ d5  
5. 结果：优化的球面透镜 v@ifB I  
7 F> a&r  
SQs+4YJ  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 qN\?cW'  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 /?Hq  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 C8t;E`  
^2C \--=;  
N.UeuLz  
Nbb2wr9A  
6. 参数：非球面透镜 tE WolO[\  
z07Xj%zX9  
u5N&Wn{  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 #Oi{7~  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 vR4omB{  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 \c4D|
7\=  
9 iV_  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 H/}W_ h^^  
zS*vKyye>  
crQ_@@X?<  
D6,Ol4d  
Qv6-,6<  
7. 结果：非球面透镜 i5cK5MaD  
suHi
sc*  
|.;*,bb|3  
 生成期望的高帽光束形状。 xSrjN  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 RA1K$D ?A  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 XwIKpr8  
|eI!wgQx  
sB8v:
 
DT3"uJTt  
B$ jX%e{:S  
8. 总结 MO%+rf0~w  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 9AJ"C7  
),J6: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。 _%G;^ b  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 !v. <H]s)  
6TDa#k5v  
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。 pi5DDK  
I%l2_hs0V  
扩展阅读 bbT1p:RF  
L~Y^O`c  
扩展阅读 e$7KMH=  
 开始视频 *alifdp
 
-     光路图介绍 P'^& SK  
 该应用示例相关文件： CbwQbJ/v7  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 HCT+.n6  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 c#-*]6x