[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) Ul41RNy)  
应用示例简述 H+VKWGmfG  
1. 系统细节 8LH"j(H  
 光源 ~S='~ g)  
— 高斯激光束 qq)Dh'5*e,  
 组件 h)vRvfcmY  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 2?)bpp$WZ  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 DV,rh83.ip  
 探测器 cc"L> XoK  
— 视觉感知的仿真 -X)KY_Xn@/  
— 高帽，转换效率，信噪比 U6R"eQUTV  
 建模/设计 bkZ~O=uv$-  
— 场追迹： %S2^i3  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 `9+>2*k  
*t,J4c  
2. 系统说明 ?4]#gCks  
oZY2K3J)  
R-8/BTls7  
JpFfO<uO  
3. 建模&设计结果 j\ dY  
k>N >_{\  
不同真实傅里叶透镜的结果： *i}Nb*Z3  
D`t }V  
YRkp(}*!\  
#\Q{?F!4  
4. 总结 d]v4`nc  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 S;582H9D  
UP@a ?w  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ~}c`r4  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 YEEgDw]BQ  
_Gpq=(q
)  
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。 UHtxzp =[  
R"au8f.  
应用示例详细内容 $9}z^sGIM  
>UP{=`  
系统参数 y5XHJUTu  
&*}NN5Sv  
1. 该应用实例的内容 ;FO1b*  
L=. 4x=%%  
Al^n&Aa+\  
pP4i0mO{Dv  
@aG1PG{  
2. 仿真任务 /ry#q%?  
iXN7+QO)  
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。 q/o|uAq  
@$5GxIw<l  
3. 参数：准直输入光源 4{:W5eT!/  
5$r`e+Nf'  
-X
VC,.Ly  
AnbY<&OC1  
4. 参数：SLM透射函数 B%v2)+?@  
3~e"CKD>  
C] <K s  
5. 由理想系统到实际系统 :qV}v2  
N0@&eX|$i4  
@quNVx(y  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 2V}tDN7c  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 O7#ECUH  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 &&0,;r,-)  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 Xd_86q8o  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 )`RF2Y-A7  
?|8QL9Q"|  
_}X_^taTZS  
't$(Ruw  
{iP^51fy  
应用示例详细内容 Wgl7)Xk.)  
{emO&#=@CP  
仿真&结果 <a-I-~  
[sC]<2
r  
1. VirtualLab中SLM的仿真 w_po5[]R  
,3G8
afo  
 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)。 ti:qOSIDTA  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ."R,j|o6  
 为优化计算加入一个旋转平面 ,}!OJyT  
|Ire#0Nwx  
sXzxEhp  
SxMrX C*  
2. 参数：双凸球面透镜 D?w?0b Eu  
K~A$>0c  
L\||#w   
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 l`L}*Q- 5  
 由于对称形状，前后焦距一致。 *r
O#UE2  
 参数是对应波长532nm。 .*u, !1u  
 透镜材料N-BK7。 )%q]?@kB  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 D6,rb 9  
m~%\f8w-x  
TIg3'au  
}&d@6m]  
fX).A`  
%eCbH`  
3. 结果：双凸球面透镜 w/r wE  
<4z |"(  
d`LBFH,  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 _94|^  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 6P=6E  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。  k%V#{t.  
75~>[JM  
)s6pOxWx  
\2#>@6Sqrl  
xU#f>@v!  
4. 参数：优化球面透镜 d\}
r.pD  
zhH-lMNj-  
+E7s[9/r  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 '~RP+  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 T]d9tX-  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 K!6k<  
 透镜材料同样为N-BK7。 Q=lQy  
9L;fT5Tp7  
)CQ'kHT<e  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 5BCHWX*y  
OosxuAC(  
i-)OY,  
!6:kJL}U  
5. 结果：优化的球面透镜 T+7O+X#  
&*\wr}a!  
{)]5o| Hx  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 b f.__3{  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 XTpYf  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 (j;
s6g0  
?sV0T)uk  
(K"U#Zn  
p`lv$ @q'  
6. 参数：非球面透镜 4(>|f_$  
6m_ fEkS[  
Y.&nxT95=  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 A L|F Bd  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 6('2.^8  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 iB1"aE3  
r9<OB`)3+  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 [F4]pR(  
/1ZRjf^  
L=4%MyZ.e  
3B#qQ#  
f0+)%gO{  
7. 结果：非球面透镜 >ENZ['F  
U:xY~>  
Q$!dPwDg  
 生成期望的高帽光束形状。 H1iewsfzH  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 $'FPsoH  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 tB4dkWt.}  
{%W'Zx  
rEEoR'c6  
NuZiLtC  
IzPnbnS}  
8. 总结 D?ojx
He  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 : p# 5nYi  
#!="b8F  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ,TL8`  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 -?L~\WJAL  
gX
Zl3  
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。 ,MH/lQq%  
6U|An*  
扩展阅读 }pqnF53  
-I dW-9~9  
扩展阅读 0;9X`z J  
 开始视频 C sX
V0  
-     光路图介绍 LYY3*d  
 该应用示例相关文件： @@->A9'L  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 [XK^3pT_  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 MvV\?Lzj