[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)
+Pn`AV1  
应用示例简述 'wTJX>  
1. 系统细节 j;*= ^s  
 光源 JhB$s  
— 高斯激光束 '}NH$ KA  
 组件 DAd$u1  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 VH.}}RS%  
— 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 8L(KdDY  
 探测器 5{8,+ Z  
— 视觉感知的仿真 &44?k:  
— 高帽，转换效率，信噪比 :.\h.H;  
 建模/设计 GJuU?h#:/{  
— 场追迹： H0mDs7  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 e9?y0vT//  
-QP1Se*#  
2. 系统说明 kc:2ID&
 
ymyk.#Z<%  
{pB9T3ry]  
cK+)MFOu+  
3. 建模&设计结果 {{_,YO^w  
2c<phmiK  
不同真实傅里叶透镜的结果： 8f|+045E@  
hn u/  
<3Hu(Jx<O  
j-etEWOTr  
4. 总结 h%@#jvh?4  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 [p_C?hHO  
38
36Di:{  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 :J+GodW  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 FKB)o7  
$(%t^8{a~G  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 doaqHri\,  
@;z}Hk0A  
应用示例详细内容 _Msaub!N  
uw@|Y{(K r  
系统参数 Yt;.Z$i ,  
-n~VMLd?@  
1. 该应用实例的内容 yf6&'Y{  
YEqWTB|w  
'H,l\i@"  
wA}+E)x/C  
{z}OZHJN  
2. 仿真任务 NASRr   
ysiBru[u  
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。 mWM!6"  
xTL"%'|  
3. 参数：准直输入光源 z<mU$<  
C,D~2G  
W;C41>^?/  
Wz7jB6AWA  
4. 参数：SLM透射函数 zKk2>.  
[e'Ts#($A  
#`4ma:Pj  
5. 由理想系统到实际系统 zW^@\kB0D  
fhmqO0  
RtR]9^:~  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 X^H)2G>e  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 mko<J0|4  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 cf0Dq~G  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 _`zj^*%  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 #SRGVa`x  
&a p{|>3  
OE/O:F:1j  
xAD:Z"  
]W%<<S  
应用示例详细内容 mPxph>o  
;,]T|>M  
仿真&结果 {@oYMO~  
PDo%ob\Ym  
1. VirtualLab中SLM的仿真 g%Ap<iT  
Khxl'qj  
 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)。 >LwZ"IEV  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。  Hs8c%C  
 为优化计算加入一个旋转平面 gX34
'<Z  
xS`>[8?3<T  
]`&ws
  
n||/3-HDj  
2. 参数：双凸球面透镜 -[4Xg!apO  
?y7x#_Exc  
W9?Vh{w  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 r"a0!]n  
 由于对称形状，前后焦距一致。 w7]@QTC  
 参数是对应波长532nm。 0t1WvW  
 透镜材料N-BK7。 iP;X8'< BC  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 M yr [  

0Q=4{*:?  
m-UI^M,@<  
0*q&)  
Z| Z447_  
~w'M8(  
3. 结果：双凸球面透镜 b&Qj`j4]ZM  
K<KyX8$P0  
Qj?FUxw  
 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。 %J?;@ G)r  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 Im1e/F]  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 g&H6~ +\
 
1+PLj[;jJ:  
B]q &?~  
J A ]s  
u~6`9'Ms  
4. 参数：优化球面透镜 ]C-hl}iq  
E/9 U
0  
hV/$6 8A_  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 2;NIUMAMM  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 cTFyF)  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 AS[
cz! >  
 透镜材料同样为N-BK7。 Pm6/sO  
;-47d ^  
Bhl
@\Kq  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 !j6]k^ra  
74rz~ZM 5  
Q_xE:#!;  
&)OX*y  
5. 结果：优化的球面透镜 7$+n"Cfm  
1K&z64Q5J  
q-3%.<LL  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 _K>cB<+d  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 Iu^#+n  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 W~ XJ']e  
Sb+pB58&N  
~oh=QakW  
Slcf=  
6. 参数：非球面透镜 WaQCq0Enj  
ZJ@M}-4O1  
 z@^l1)m  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 b40zYH`'{  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 a1]k(AuQrC  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 !-%i" a  
V=BF"S;-'
 
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 qdrk.~_  
^)conSm  
F_U3+J>  
f@+[
-yF  
0~Ot  
7. 结果：非球面透镜 2c@R!*  
c%
r?tKG6  
@dV'v{:,  
 生成期望的高帽光束形状。 mdR:XuRD"t  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 8E"Ik~  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 f@T/^|`mh  
G0Smss=K  
7OG=LF*V-  
MbC7`Sp&i  
u{
yENZ^P  
8. 总结 2cr~/,YY  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 So\(]S  
[WnX'R R  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ',?v7&  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 mK5<;$  
,5HQHo@  
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。 aG}ju;  
O E0w/{  
扩展阅读 bv$_t)Xh  
a H'iW)  
扩展阅读 fDhV *LqW  
 开始视频 _>%P};G{>  
-     光路图介绍 _?kjIF  
 该应用示例相关文件： FA<|V!a  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ;BUJ5  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 O
7%<(