[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) j1SMeDDM ~  
应用示例简述 J7C4V'_  
1. 系统细节 ut>4U'.H  
 光源 Oz|K8p  
— 高斯激光束 &t5{J53  
 组件 yNm:[bOER  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 Ngb(F84H?  
— 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 2tROT][J%  
 探测器 >7!6nF3x,  
— 视觉感知的仿真 5XuT={o  
— 高帽，转换效率，信噪比 LlBN-9p  
 建模/设计 |F.)zC5{  
— 场追迹： T&86A\D\z  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 `/Nm 2K  
;> m"x  
2. 系统说明 L< zD<M  
1!pa;$L  
7_2k
DDW0  
zEZLKWm9-  
3. 建模&设计结果 JFgoN,xn  
/-6S{hl9Ne  
不同真实傅里叶透镜的结果： Mv c`)_Md  
/7!""{1\\  
R3k1RE2c&g  
I@Xn3oN  
4. 总结 9Pw0m=4  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 !v]b(z`Y  
OMwsbp&  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 E7Cy(LO  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 R),zl_d_  
i{D=l7j|w  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 c!8=lrT.  
`OymAyEYQ  
应用示例详细内容 @"T"7c?Cv  
lnE+Au'  
系统参数 86f2'o+  
PSawMPw  
1. 该应用实例的内容 nA?Hxos  
L6>pGx  
k%y9aO  
azjEq$<M  
'8Phxx|  
2. 仿真任务 rbT)=-(  
kt4d;4n  
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。 S osj$9E  
!ZDzEP*  
3. 参数：准直输入光源 EBtLzbj  
R:p62c;Tv0  
@|a>&~xX  
"U.^lkN  
4. 参数：SLM透射函数 ,]}?.g  
7u\*_mrv  
K/ &?VIi`z  
5. 由理想系统到实际系统 H A}f,),G  
~.%K/=wK@  
=66Nw(E.  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。
Vtppuu$  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 $3D'4\X~?  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 bslrqUk_`=  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 jkiTj~WE-  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 PX|=(:(k  
+!f=jg06  
Iqs+r?  
mj?16\|]  
e6=]m#O9  
应用示例详细内容 RvJ['(-  
m8623DB"  
仿真&结果 >hY" 3  
.kTG[)F0b  
1. VirtualLab中SLM的仿真 V8=Y@T,  
-st7_3  
 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)。 1B*WfP~  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 kF7(f|*  
 为优化计算加入一个旋转平面 @?C#r.vgp  
s08u @  
~}Z\:#U  
avmcw~ TF  
2. 参数：双凸球面透镜 y{q*s8NY  


elG;jB  
M>jtFP<S  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 P?BGBbC  
 由于对称形状，前后焦距一致。 hO{cvHy`  
 参数是对应波长532nm。 ~-a'v!  
 透镜材料N-BK7。 W:i?t8y\y  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 u6:pV.p  
Qy#)Gxp  
*zO&N^X.4  
p}Fs'l?7Rq  
[NnauItI  
HG/p$L*  
3. 结果：双凸球面透镜 F>]#}_  
BiE08,n
j  
Ou'?]{  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 v+6@cC  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 9Pd*z>s  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 Dj\e@?Y  
W{XkVKe1a  
v;{{ y-  
^"8G`B$r  
O!D/|.Q#%  
4. 参数：优化球面透镜 &PcyKpyd  
mq/zTm  
4([.xT  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 Oc9#e+_&  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 dAJ,x =`  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 #s5 pz8v  
 透镜材料同样为N-BK7。 {>0V[c[~  
89o)M5KQ  
,1Qd\8N9  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 '%v#v3'  
N132sN2  
X fz`^x>M  
9?+9UlJ7K  
5. 结果：优化的球面透镜 OH<?DcfeL  
JM0I(%Z%  
(yQ 5`  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 'f?.R&sCA  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 >5~7u\#9  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 s(ROgCO
 
EruP  
nbofYI$rd&  
Vu0KtG9  
6. 参数：非球面透镜 ?y},,  
B%<e FFV\  
>L((2wfiN  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 @-.? B  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 lp&!lb`  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 h?@G$%2  
y_F}s9wj  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 @^nu#R  
@
%tXFizh  
M%Ku5X6:/  
WoL9V"]  
+R$?2  
7. 结果：非球面透镜 [2$4|;7  
<v]9lw'  
DrS~lTf=>  
 生成期望的高帽光束形状。 ty1fcdFZM  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 p|6v~  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 !MZw#=D`  
bk#xiuwT  
ru.5fQU  
Qb^q+C)o]  
H;_yRUY9  
8. 总结 ka7uK][  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 >POO-8Q  
ESQ!@G/n  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 f%fa{  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 D\L!F6taS  
tR
`S#rk  
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{.HO<$7D}  
4-4?IwS  
扩展阅读 ;'kI/(;;C  
kM*T$JqN  
扩展阅读 Vk<k+=7  
 开始视频 u?Hb(xZtg=  
-     光路图介绍 %&] 1Fh
L  
 该应用示例相关文件： *c]KHipUIS  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ki\uTD`mf  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 `bgb*Yaod