[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) 1"87EP   
应用示例简述 p]atH<^;K  
1. 系统细节 c~Q`{2%+  
 光源
M}_M_  
— 高斯激光束 LWp?U!N  
 组件 KyVe0>{_u  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 aC $h_  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 w
pPxEp/  
 探测器 /jn:e"0~  
— 视觉感知的仿真 fh/)di  
— 高帽，转换效率，信噪比 6"#Tvj~-8  
 建模/设计 B)LXxdkOn  
— 场追迹： kr &:;  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 @DjG?yLK$  
KV3+}k  
2. 系统说明 |wl")|b%  
*;~{_Disz  
hU=f?jo/  
J{v6DYhi  
3. 建模&设计结果 IrVM|8vT3  
vErbX3RY2  
不同真实傅里叶透镜的结果： _ ;v_L  
HvL9;^!  
6Wcn(h8%*  
(rCPr,@0  
4. 总结 U7f#Z  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。
#&HarBxx  
lVO(9sl*i  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 MzA  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 TO8\4p*tE  
J^e|"0d  
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。 ,& {5,=  
6 I>xd  
应用示例详细内容 9=sMKc%!-  
Y?q*hS0!H  
系统参数 ^U|CNB%.  
m78MWz]Yo  
1. 该应用实例的内容 knj,[7uh  
Y=#mx3.
 
v:so85(S<  
cUX]tiC0  
_a:!U^4  
2. 仿真任务 :D)&>{?  
pu m9x)y1  
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。 ~`Gcq"7,!  
5>^ W}0s  
3. 参数：准直输入光源 )QJU
]G  
4w/t$lR  
&bRxy`ZH  
}<x!95  
4. 参数：SLM透射函数 T[2f6[#[_  
-p]`(S%  
e#Zf>hlAz  
5. 由理想系统到实际系统 NU6Kh7  
9jJ/ RXp  
r5$?4t  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 x%Y a*T  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 MsVI <+JZ  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 )}g4Rvr  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 %W|Zj QI^  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 F<'l'AsC-  
M#gGD-  
hSf#;=9'  
@=| b$E  
}sN9QgE  
应用示例详细内容 %BP)m(S7  
3Tte8]0  
仿真&结果 <38@b ]+  
"/]tFY%Y  
1. VirtualLab中SLM的仿真 d?+oT0pCH  
N
X#/1=  
 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)。 9Z_OLai  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 f4;8?  
 为优化计算加入一个旋转平面 OgpH{"  
c#-97"_8  
lDM~Z3(/b  
WoT z'  
2. 参数：双凸球面透镜 l+kg4
y
 
N[
D\@o  
>rX R;4%  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 *'S%gR=Aa+  
 由于对称形状，前后焦距一致。 R;m0eG`  
 参数是对应波长532nm。 j`&i4K:  
 透镜材料N-BK7。 h],%va[  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 WT? U~.U  
1H@rNam&  
.KMi)1L)  
GZ>% &^E  
#?d#s19s  
Oh85*3  
3. 结果：双凸球面透镜 zbKW.u]v  
~;4k UJD  
wk7_(gT`0  
 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。 Xv(9 YhS  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 v\tbf  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 uNGxz*e  
CoN/L`.SN  
$Lbe5d?\  
Br$PL&e~  
U[ungvU1U  
4. 参数：优化球面透镜 $%"}N_M  
!rqR]nd  
JBJ7k19;  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 }EG(!)u  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ]6[d-$#^ko  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 #\;w
::  
 透镜材料同样为N-BK7。 "$V2$  
%>U*A  
VYQbyD{V w  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 g>-[-z$E3  
|dzF>8< )  
)GKgK;=~  
@{a-IW3  
5. 结果：优化的球面透镜 WQC6{^/4[1  
,DOmh<b  
6(^9D_
"@  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 >Ga1p'8FtU  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 <vuX " 8  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 io'O
vhf:  
w[G_w:$a  
meD (ja  
YU,:3{9,  
6. 参数：非球面透镜 TAoR6aE  
'U0I.x(  
,#O8:s  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 MW>28  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 EZfa0jJD  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 _7.y4zQJ  
0l@+xS;  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 tP{$}cEY  
oA%[x  
i?=.; 0[|  
x7@HPf  
* v]UgPk  
7. 结果：非球面透镜 :J-5Q]#  
{\zr_v`g  
%"^XxVJ*  
 生成期望的高帽光束形状。 W-QPO  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 3:#rFb  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 9Dw&b  
0.0!5D[  
]w_)Spo.  
R!qrb26k  
N+75wtLy&  
8. 总结 a $%[!vF  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Acv{XnB  
kR(=VM JU  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Zw{tuO7}K  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ;BVhkWA  
:L0W"$  
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。 `0D1Nh"%k  
1U7HS2  
扩展阅读 x&vD,|V!  
`ay
cYoD  
扩展阅读 S>E.*]_  
 开始视频  e5]AB  
-     光路图介绍 =fo/+m5  
 该应用示例相关文件： i`'^ zR(`i  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 R!G7;m'N1  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 EPRs%(w`