[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) CAC%lp  
应用示例简述 heL`"Y2'y>  
1. 系统细节 '%wSs,HD  
 光源 0|.jIix;  
— 高斯激光束 /(*Ucv2i}T  
 组件 vbn=ywz  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 o$eCd{HuX  
— 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 T~k@Z  
 探测器 , ^K.
J29  
— 视觉感知的仿真 ^ghYi|kQq  
— 高帽，转换效率，信噪比 }dpTR
9j=  
 建模/设计 wU>Fz*  
— 场追迹：
g(W+[kj)  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 1G7l+6w5~^  
Le:C8^  
2. 系统说明 |9=A"092{  
\pfa\,rW  
T.3{}230<  
9:Oz-b  
3. 建模&设计结果 VnVBA-#r|  
]XbMqHGS  
不同真实傅里叶透镜的结果： 3qn_9f]  
l)*(UZ"  
HE-5e): k  
/'aqQ K<  
4. 总结
LXh}U>a9  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 rR :ZTfJs"  
]"b:IWPeI  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 `YC7+`q  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。
:;.^r,QAI  
)~)l^0X  
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。 NIVR;gm  
r'j88)^  
应用示例详细内容 NS2vA>n8R  
IycZ\^5*-  
系统参数 %jy$4qAf%  
@;`'s  
1. 该应用实例的内容 {'tfU  
[U/h'A.j  
h{iuk3G`h6  
RSh_~qMX  
Qy0w'L/@  
2. 仿真任务 `DF49YP"~  
Hp04apM:  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 ,wes
*  
G@#lf@M
]  
3. 参数：准直输入光源 D\&S {  
n 5R9<A^  
-yBKA]"<I  
RW+
u5Y  
4. 参数：SLM透射函数 9Z!n!o7D  
Or.u*!od&  
/ Qd` ?  
5. 由理想系统到实际系统 =DJ:LmK  
0S$k;q  
pQBn8H|Y  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 (Fon!_$:  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 /]3[|  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 gAWi&  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 0|FxSc
  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 Rtz~:v%  
3\@2!:>  
Hvm}@3F|  
%rG4X  
`!Z?F]):G  
应用示例详细内容 b(GV4%  
up'`
)s'  
仿真&结果 2$5"
>%?  
Pgr2S I  
1. VirtualLab中SLM的仿真 ]|tg`*l!>  
ih".y3  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 xyL)'C  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 JE-*o"&  
 为优化计算加入一个旋转平面 mG\QF0h  
/S]RP>cQ  
MSQ^ovph  
|qn2b=  
2. 参数：双凸球面透镜 7j\^
h2  
?I6rW JcQ6  
BA:x*(%~  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 H_$?b  
 由于对称形状，前后焦距一致。 S4_/%~?  
 参数是对应波长532nm。 Gy/w #4xj  
 透镜材料N-BK7。 L T$U z  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ;zJb("n  
w-pgtO|Us  
s)]jX  
d-_V*rYU  
nUP, Yd  
CVa>5vt  
3. 结果：双凸球面透镜 ~r.R|f]IQ  
&|Duc} t  
6i[Ts0H%<!  
 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。 !.,wg'\P  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 Dm)B? H"  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 P0.cF]<m  
oN,1ig  
G^W0!
u,@  
'%rT]u3U  
=NtHV4=b  
4. 参数：优化球面透镜 %42a>piev  
r&E gP  
|&=-Nm  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 [j0[c9.p[  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 [Jt}^  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 T%eBgseS  
 透镜材料同样为N-BK7。 8D )nM|  
*,$5EN  
U9:)qvMXe  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 X 61|:E  
n>ui'}L  
GJ*IH9YR  
#h[>RtP:  
5. 结果：优化的球面透镜 VC88r
e`  
K'ZNIRr/C  
* hs&^G  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 0A)0Zw  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 fmz"Zg9=  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 oFU:]+.+D  
w{W+WJ  
f=l/Fp}4UH  
[Y](Y3/.N  
6. 参数：非球面透镜 H[~ D]RG}'  
h:8P9WhWF  
d-~V.  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 6j|Ncv  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 g{
]6*`/Z  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 S $p>sItO  
U80=
f2  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 yt
IPY7E  
Km(i}:6"  
3<^Up1CaZ  
j?N<40z  
l}uZxKuYx  
7. 结果：非球面透镜 dS6 $  
k9x[( #  
0zH-g  
 生成期望的高帽光束形状。 F\DiT|?}  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 :01d9|#  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 yI: ;+K  
r/sSkF F  
DJ"PP5d  
iM<$ n2t  
K ";Et  
8. 总结 +|LM"  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 '.bf88D  
a}%f+`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。 X9Ch(nWX  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ,->K)Rs;  
AmF[#)90P  
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。 AO7[SHDZ  
B"_O!  
扩展阅读 PB@IPnB-  
gE6'A  
扩展阅读 V$ H(a`!  
 开始视频 b{<?E };%  
-     光路图介绍 N#ggT9>X  
 该应用示例相关文件： qLCNANWnd  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 KkCGL*]K  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 Y$ jX