[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) M=
57 d7  
应用示例简述 xlqh,?'>W  
1. 系统细节 X\I"%6$  
 光源 n 2k&yL+a  
— 高斯激光束 \9*,[mvC
 
 组件 s4$Z.xwr  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 6<h?%j(  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 {~"&$DY2  
 探测器 2VNMz[W'  
— 视觉感知的仿真
?0Qm  
— 高帽，转换效率，信噪比 RaS7IL:e  
 建模/设计 a-t}L{~  
— 场追迹： 
Y
lZe  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 LM*#DLadk  
v.08,P
{b  
2. 系统说明 _$+lyea   
u |hT1l  
xp395ub6  
2qb,bp1$  
3. 建模&设计结果 l3sL!D1u  
^<0azza/(  
不同真实傅里叶透镜的结果： \X=?+| 9  
IT3xX=|b  
PD$gW`V  
!,mv 7Yj  
4. 总结 >-s\$8En'  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 n$*'J9W~  
7R 40t3  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 pZu2[  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 AeqxH1%  
;NrN#<j(!  
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。 UIUCj8QJg  
,&II4;F  
应用示例详细内容 $e=pdD~  
tN'-4<+  
系统参数 r@_`ob RW;  
S C8r.
  
1. 该应用实例的内容 }";\8  
s V70a3#  
dF$Fd{\4^  
:V>M{vd  
w6k\po=  
2. 仿真任务 {2`:7U~|  
MPINxS  
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。 =?U"#a  
dMAd-q5{  
3. 参数：准直输入光源 QRs!B!Fn0  
C:77~f-+rQ  
~.;S>o[  
(fc /"B-  
4. 参数：SLM透射函数 $7{|  
7l"N%e  
Cd:ofv/3  
5. 由理想系统到实际系统 H7 acT  
E>j*m}b  
6e1/h@p\7  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ~/hyf]*j  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 A^PCI*SN[  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 eMPkk=V  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 CwKo'PAJ  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 4}:a"1P"  
eGrC0[SH  
4%Q8>mEvT  
F&r+"O)^-R  
WN?1J4H  
应用示例详细内容 hcEUkD  
*@J  
仿真&结果 uf;^yQi  
B
_w;2ZuA  
1. VirtualLab中SLM的仿真 &j}\ZD  
R v61*F4  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 B;A^5~b  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 _w+ix9Fr?  
 为优化计算加入一个旋转平面 Q ^%+r"h  
9QaEUy*,  
dQ97O{O:i  
<r (Y:2  
2. 参数：双凸球面透镜 \~4uEk"]  
,5jE9  
vpOn0([hS  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 )Yvf9dl  
 由于对称形状，前后焦距一致。 _@3?yv~ D  
 参数是对应波长532nm。 ,^MA,"8  
 透镜材料N-BK7。 )--v>*,V  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 %C*oy$.  
y0vo-)E]-]  
>#z*gCO5,  
wy5vn?T@  
0Zkb}F2-  
Ug=8:a(U.  
3. 结果：双凸球面透镜 k~WX6rEJ  
BJDe1W3;'  
EB'(%dH  
 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。 ^\kv>WBE  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 2F(zHa  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 Q7O8']~n  
_K{hq<g  
"=I ioY  
O@jW&-;  
L*tn>AO  
4. 参数：优化球面透镜 :UmY|=v?t  
:&X
y#.un  
+D|y))fE  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 x0wy3+GZc  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 gio'_X  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 cF_hU"  
 透镜材料同样为N-BK7。 :70cOt~Z  
w~>V2u_-  
}?xu/C  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 zm rQ7(y  
q:.URl  
Hk%m`|Z  
ou6|;
*>d  
5. 结果：优化的球面透镜 uUb[Dqn  
AZcWf8  
 Z+ [Nco
 
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 b`
E'MX_ m  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 az3rK4g  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 6bCC6G  
o|G.t
BpKg  
`-S6g^Y  
V}ZF\SG(K  
6. 参数：非球面透镜 HErTFY+vC  
Gc}d#oo*k  
-G2'c)DR  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 {zhN>n_  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 \:C@L&3[  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ZiodJ"r  
:WejY`}H%  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 b8v?@s~  
rWI6L3,i+  
hp6S *d  
2w93 ~j  
k0.|%0?K  
7. 结果：非球面透镜 TGu`r>N51  
-#=v~vE  
U}(*}Ut  
 生成期望的高帽光束形状。 iO4YZ!  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 0}jB/Z_T  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 5=/H2T!F  
\"i2E!  
<e|I?zI9-  
EI6K0{'&X  
mjG-A8y  
8. 总结 >lxhXYp  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 \gy39xoW(  
k8w }2Vw  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 h{I)^8,M  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ~7T]l1]W%  
W\gu"g`u  
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。 0m_c43+^  
h\
afO  
扩展阅读 TG'_1m*$  
-4{sr| lm  
扩展阅读 b_@MoL@A!  
 开始视频 Lh0Pvq0C  
-     光路图介绍 85YE6^y  
 该应用示例相关文件： Mp9wYM*  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 uG@Nubdwuy  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 !lp*0h(7