[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) `?>OY&(  
应用示例简述 C/cyqxVl}  
1. 系统细节 )Qo6bei!  
 光源 /q^( uWu  
— 高斯激光束 6D+9f{~r  
 组件 @GEvI2Vf.0  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 '3xSzsDn  
— 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 U-Iwda8v  
 探测器 &Y,Rm78  
— 视觉感知的仿真 M\GS&K$lq  
— 高帽，转换效率，信噪比 B^OhL!*tI  
 建模/设计 f"-?%I*'  
— 场追迹： Di L@NU!$q  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 F |GWYw'%  
t9=rr>8)  
2. 系统说明 fL@[B{XMM  
ND`~|6
yb  
p&q&Fr-  
LPXwfEHOm  
3. 建模&设计结果 ;^xku%u  
3}vlj:L  
不同真实傅里叶透镜的结果： c2i^dNp_  
xo*a9H?@  
c1Hv^*Y  
+Gjy%JFp
 
4. 总结 P--#5W;^oB  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ei"FN3Rm  
1,/oS&?E  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 m3,v&Z  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 +[>m`XTq  
Coyop#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。 K4 >d  
w ggl,+7  
应用示例详细内容 >97V2W  
U2h?l `nP  
系统参数 a]Lr<i8#%  
:|Z*aI]9  
1. 该应用实例的内容 LX3 5Lt  
P3:hGmk8|j  
U"ZD
t  
h qxe  
D,R/abYZH  
2. 仿真任务 6g!t1%Kb  
9
SU;c l  
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。 ed617J  
/2YI!U@A  
3. 参数：准直输入光源 uYs+xX
_  
8L&#<Ol  
*%MY. #  
jbG #__#_  
4. 参数：SLM透射函数 N
(43+  
g{i(4DHm(  
3n,F5?!m  
5. 由理想系统到实际系统 VbZZ=q=Kd  
,H|V\\  
H_jMl$f)j  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 1c\$ziB  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 }3QEclZr  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 `?La  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 HtXzMSGo7  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 f):|Ad|  
C`DTPoXN  
6
s*#y[$  
z;Kyg}  
TT>;!nb  
应用示例详细内容 r% qgLP{v  
BCFvqhF7s  
仿真&结果 9V\5`QXu  
3Hr ZN+D  
1. VirtualLab中SLM的仿真 0Pbv7)=XL  
x
C{W_a(  
 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)。 0dXWy`Mn  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 x|1OGbBK  
 为优化计算加入一个旋转平面 uNLA/hL+n  
g_-Y-.M  
cE[4CCpy  
yV_aza  
2. 参数：双凸球面透镜 -cOLgrmp  
rBT#Cyl  
\|Us/_h  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 >+&524xc  
 由于对称形状，前后焦距一致。 t}]=5)9<  
 参数是对应波长532nm。 f7\$rx  
 透镜材料N-BK7。 pYH#Vh  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 Ij4oH  
cbNr
to9  
V)C4 sG  
YGN
O]Q~A  
|&3[YZY  
XZ}]H_, n  
3. 结果：双凸球面透镜 bF<FX_}!s!  
ZI}7#K<9X  
3
u_[=a  
 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。 AYf
W}V"  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ,d$V-~2,  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 >]s|'HTxF  
3D(/k%;)  
)Z,O*u*  
&KmVtj  
DFcgUEq  
4. 参数：优化球面透镜 n~@;[=o?5  
t[Qf|#g  
S&q@M  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 9-5H~<}fF  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ]oU
vC  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 +coVE^/w  
 透镜材料同样为N-BK7。 ~ep-XO  
A_i=
hj2f  
f,9/Yg_  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ]MKW5
Kq  
$qV, z  
iz.J._&  
&gR)Y3  
5. 结果：优化的球面透镜 ]r
i5mnB  
!:]CKbG  
!{>'jvH  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 bbCH(fYbu  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 Arc6d5Q  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 clV3x`z  
zmB6Y t  
&{-r 5d23  
TF R8  
6. 参数：非球面透镜 NwP!.  
B:J([@\'  
piULIZ0  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 H65><38X/  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ]Dec/Nnj  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 W|'7)ph  
lJb1{\|.,  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 |Tv}leJF  
'guXdX]Gu  
{%Cb0Zh  
!?)ky `S3  
Pu>jECcz  
7. 结果：非球面透镜 B>C+qj@  
JbX"K< nQ  
B8.a#@R  
 生成期望的高帽光束形状。 _@2}zT  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 #0kVhx7%  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 EdcbWf7  
/oL& <
e  
8L1vtYz  
SbLm  
*^aEUp6&  
8. 总结 C-h9_<AwJQ  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Q3"{v0  
fVJlA  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 LY:%k|L9  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 3']a1\sy^  
vG'6?%38  
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。 S3oyx#R('O  
R5Pk>-KF  
扩展阅读 kx{LY`pY  
*Ri\7CqU"6  
扩展阅读 I%(YR"  
 开始视频 c!0u,6  
-     光路图介绍 z][hlDv\j  
 该应用示例相关文件： .q90+9Ek=  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 b!p
]\B!  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 eR3v=Q