[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) EK8
E  
应用示例简述 => uVp  
1. 系统细节 M8?#%x6;N  
 光源 4VmCW"b7h  
— 高斯激光束 pKxX{i1l  
 组件 *H%0Gsk  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 b>bgUDq  
— 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 \2R`q*a+  
 探测器 :^H9W^2  
— 视觉感知的仿真 n~,]KdU]  
— 高帽，转换效率，信噪比 k,;lyE  
 建模/设计 TRk ?8  
— 场追迹： Krp <bK6  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 W>?f^C!+m  
Pe$^Mo.q  
2. 系统说明 yp[<9%Fi  
y/X:=d6"  
zj9bSDVL(  
Q$?7)yyu+  
3. 建模&设计结果 +Mk*{A t  
-[zdX}x.:  
不同真实傅里叶透镜的结果： ReI=4Jq11  
+QI
GR'3u  
QH7V_#6bKP  
mh A~eJ  
4. 总结 DMAf^.,S  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Ei{(  
YW?7*go'Z  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 <}28=d  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 j}rgO
z.  
0a2$P+p  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 _[}G(<  
u8-a-k5<  
应用示例详细内容 1P[I}GW#  
a1 46kq  
系统参数 lL:KaQ0E  
)
|U_Z"0H^  
1. 该应用实例的内容 Q^a&qYK  
5T$
}Oy1  
LN@E\wRw{r  
<=;H[} e  
)myf)"l5  
2. 仿真任务 0Y5LDP  
4ss&'h  
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。 J6)efX)j-p  
ZR!cQ oV=  
3. 参数：准直输入光源 |MTpU@`p5  
F^.om2V|9  
F5FNhuC  
V*6l6-y~Ih  
4. 参数：SLM透射函数 aL8p"iSG9  
Np.no$_  
&
u+yM D  
5. 由理想系统到实际系统
:dc"b?Ch  
Q^$ghZ6V  
QuSV&>T\  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 BCBEX&0hk{  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 [3t0M5x w  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 Pv< QjY  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 Ef
2Yl  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 +<S9E'gT3V  
I*^5'N'  
lq:]`l,6@  
C:]/8l  
TRF]i/Bs  
应用示例详细内容 Ap11b|v  
<e;jWK  
仿真&结果 y\^@p=e  
~c9>Nr9|`  
1. VirtualLab中SLM的仿真 L/Hv4={  
xLA~1ZSVJw  
 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)。 YSqv86  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 q}#iV$dAj  
 为优化计算加入一个旋转平面 LMAmpVo  
i~9?:plS  
25aNC;J  
t";{1.  
2. 参数：双凸球面透镜 t:\l&R&  
r)gCTV(kb  
<v]z6B@9!  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 uCw>}3  
 由于对称形状，前后焦距一致。 z<a$q3!#  
 参数是对应波长532nm。 i*X{^A73"  
 透镜材料N-BK7。 #":: '?,  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 IT
VQLQ  
Takt_N  
},ra
v]  
zm3-C%:Bw  
YnSbw3U.I  
OFL
|RLiD  
3. 结果：双凸球面透镜 >L^xlm%7o  
gdl| ^*tc  
S"zk!2@C  
 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。 xZX`%f-  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 uM<|@`&b  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 (
4~X}:  
Gu5~DyT`G  
4:D:|r  
&M[MEO`t8  
Kv}k*A% S  
4. 参数：优化球面透镜 Y=E9zUF  
80|onP
\L  
flP>@i:e6  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 IhE9snJ[  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 fuMN"T 6%+  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 b4C
F`BG  
 透镜材料同样为N-BK7。 FY8!g'.Oe  
kae2 73"  
_wz2  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 _%{0?|=  
'G8 ?'u_)  
OqBC/p B  
)B;M  
5. 结果：优化的球面透镜 P[FV2R~  
}%$OU =T  
O=aw^|oj]  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 it)ZP H  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 .#0H{m
k  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 _8^0!,j  
+%XnMl  

K\(6rS}N  
o&z!6"S<  
6. 参数：非球面透镜 C',6%6P  
3rNc1\a;  
T#@{G,N  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 cvfUyp;P  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 eLV.qLBUs  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 Ns<?b;aK  
Ux}W&K/?'  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 B`{mdjMy  
hm\\'_u  
cKjRF6w  
PO o%^'(  
E]1##6Ae  
7. 结果：非球面透镜 NEVp8)w  
XQ?fJWLU  

)3%@9  
 生成期望的高帽光束形状。 ,?(ciO)  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 % :/
_f  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 8eJE>g1J  
d>|;f  
Uw)=WImz[  
YJ,*(A18  
s8vKKvs`9  
8. 总结 l5k?De_(x  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 NiA4JgM]v  
fx)KNm8Lx  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ?:igumeYX  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 M'2r@NR8  
Svw<XJ   
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。 _ym"m,,7?  
VEs5;]#<2D  
扩展阅读 yMxT
fR  
fF;h V  
扩展阅读 c}-(.eu  
 开始视频 bL`eiol6  
-     光路图介绍 `PlOwj@u0`  
 该应用示例相关文件： {@.Vh
]  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 y=Q!-~5|fF  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 ashar&'