[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) )0tq&  
应用示例简述 D^!x@I~:  
1. 系统细节 @v:p)|Ne;  
 光源 +nOa&d\  
— 高斯激光束 RTXl3 jq  
 组件 HZ_,f"22  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ,`su0P\%#.  
— 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 )C1ihm!7\  
 探测器 ML)5nJD  
— 视觉感知的仿真 :m{;<LRV  
— 高帽，转换效率，信噪比 zCuN8  
 建模/设计 5nQxVwY  
— 场追迹： #P^cR_|\  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 O{Y_j&1  
_d J"2rx  
2. 系统说明 GcHy`bQbiX  
Gc1!
')g!  
sX,."@[  
*~b}]M700  
3. 建模&设计结果 k~|
5TO  
p10i_<J]=  
不同真实傅里叶透镜的结果： q_GO;-b{  
f:!b0j  
&4 ~C%{H3  
{*lRI  
4. 总结 *D_pFS^l  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 )e|n7|} $  
0CtPq`!  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 NZaMF.  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 wq6.:8Or-]  
& 6-8$  
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。 {i!@C(M3  

2 yY.rs  
应用示例详细内容 ,|Xib
fw  
!=t.AgmL  
系统参数  0+P[
0  
!#'
y#  
1. 该应用实例的内容 rO;Vr},3\%  
:}[RDF?  
5m(V(@a3  
Q9C;_Up  
fMSB  
2. 仿真任务 Ac,Qj`'V  
'4x uH3  
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。 ZR"BxE0_k  
JPt0k  
3. 参数：准直输入光源 dK^WZQ  
0DIXd*oj&  
So^;5tG  
A@H
Cd&h  
4. 参数：SLM透射函数 y G{;kJ P  
/E|Ac&Qk  
<lxE^M  
5. 由理想系统到实际系统 ~,: FZ1wh  
x*}*0).  
l^"HcP6  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 3ug-cq  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 CKau\N7T  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 aIsT"6A~{  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 Hb:@]!r>  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 !U?Z<z
h  
"7RnT3  
N%K%0o-  
\A'tV/YAd  
wFHbz9|@I  
应用示例详细内容 z:
+fiJB_  
q=+AN</  
仿真&结果 x+V@f~2F  
G&?,L:^t  
1. VirtualLab中SLM的仿真 i[\`]C{gf  
Vr1yj  
 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)。 m0(]%Kdw  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 _,C>+dv)  
 为优化计算加入一个旋转平面 74u_YA<"  
QT\=>,Fz _  
tXWhq  
2xEG s Q  
2. 参数：双凸球面透镜 .dvOUt I[  
+l8`oQuG  
UW?(-_8  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 BA 9c-Ay  
 由于对称形状，前后焦距一致。 q(C<w  
 参数是对应波长532nm。 "-U`E)]w*[  
 透镜材料N-BK7。 #3WKm*T/  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 X\yy\`o  
aGRD`ra  
TODTR7yGo  
F CbU> 1R  
<8[y2|UBt  
PAUepO_  
3. 结果：双凸球面透镜 *=p[;V  
h jCkj(b  
+ yF._Ie=  
 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。 @VVDN  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ~g_]Sskf7  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 3cH`>#c  
4EZl (v"f`  
g=gWkN <  
[|)Eyd[G  
jZ5 mpYUO  
4. 参数：优化球面透镜 Az
mISm  
A3#^R%2)W  
km(Mv  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 G+$A|'<`z  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 :nPLQqXGQ  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 9AGf4tuy  
 透镜材料同样为N-BK7。 Y4 <  
,8vqzI  
-x)zyq6  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 yL#bZ9W }  
#w *]`5 T  
c@]_V  
uoIvFcb^  
5. 结果：优化的球面透镜 +F9)+wT~;q  
-S7y1 )7  
e_6-+l!f  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 dg?[gD8!4&  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 n.
a55uy  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 IQ`#M~:  
a+--2+~=  
<A_LZi  
EC]b]'._  
6. 参数：非球面透镜 c~0hu*&  
)U~,q>H+ %  
O'OVj  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 *_aeK~du.  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 Eed5sm$H  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 6]/LrM,23  
9AxeA2/X  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 %O!~!'
 
[ ;$(;  
b&i0)/;  
g
iDe  
c5($*tTT  
7. 结果：非球面透镜 Rqk;!N  
%DKQ  
#:Tb(R   
 生成期望的高帽光束形状。 k
s=l Nz9  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 }aPx28:/  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 xux
j
 
3miEF0x[  
\}:&Hl+  
4}4K6y<q  
2}ttCm  
8. 总结 O!3MXmaO  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 K_fQFuj+  
L~,x~sLd  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 EqN_VT@  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 "-pQL )f  
w=]bj0<A=  
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。 3Pj 6(cf  
z^KMYvH g  
扩展阅读 [+q':T1W-  
/MErS< 6  
扩展阅读 2itJD1;  
 开始视频 (.:!_O
B0N  
-     光路图介绍 '`/Qr~]  
 该应用示例相关文件： %`kO\q_  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 KKPQ[3g  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 /4]<ro67E6