[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) |h,aV(Q  
应用示例简述 J!:ss  
1. 系统细节 ;?9u#FRtw  
 光源 r$*p  
— 高斯激光束 .hCOi<wB  
 组件 ;ml;{<jI  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 K6.
*)7$#  
— 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 DaW_-:@s  
 探测器 4V7{
5:oa  
— 视觉感知的仿真 '~E&^K5hr  
— 高帽，转换效率，信噪比 \DE`tkV8  
 建模/设计 k.DDfuKN  
— 场追迹： :LL>C)(f  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 he/UvMu  
S)[`Bm  
2. 系统说明 a"{tqNc  
sYt8NsQ  
@^vVou_  
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c(e  
3. 建模&设计结果 uE>2*u\  
RkN a;j)t  
不同真实傅里叶透镜的结果： <8Qa"<4f;  
$b#"Rv  
".qh]RVjV
 
qPpC)6-Q  
4. 总结 1X/ q7lR  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 IiACr@[?e  
;fhFv&`mE  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 %/H  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 4 ~17s`+  
NwmO[pt+  
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。 'Z-jj2t}  
h]<Ld9  
应用示例详细内容 EeKEw Sg  
=@m|g )  
系统参数 ~_SV`io  
KX9+*YY,  
1. 该应用实例的内容 ?0+D1w  
itM6S$  
Cl]E rg  
u|\Lb2Kb:  
m5sgcxt/  
2. 仿真任务 9q;\;-  
;KmSz 1A  
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。 ~l-Q0wg  
`ejE)VL=8h  
3. 参数：准直输入光源 rZZueYuXO  
8J%^gy>m]  
LI?rz<H!D  
jjkiic+tDN  
4. 参数：SLM透射函数 GLL,  
QdG_zK>|e  
AMvM H  
5. 由理想系统到实际系统
RNiZ2:  
(hVhzw"~  
\<~[uv'  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 Ud:v3"1  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 APuG8 <R,  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 8(D>ws$  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 Rw*l#cr=.  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 4_`+&  
ycRy!0l  
_I~W!8&w>  
]E88zWDY`  
[z`U9J  
应用示例详细内容 o8RagSIo8  
<r,l  
仿真&结果 6.2_UN^<  
ld4QhZia  
1. VirtualLab中SLM的仿真 &?/h#oF@\  
'6fMF#X4F  
 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)。 "a;JQ:  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 "W|Sh#JF  
 为优化计算加入一个旋转平面 goeWZO  
4)-LlYS_d<  
Yr
jF1hJ  
y:D|U!o2V  
2. 参数：双凸球面透镜 J-ACV(z=q  
Txfu%'2)e  
WtFv"$V  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 "MKgU[t  
 由于对称形状，前后焦距一致。 q/?#+d  
 参数是对应波长532nm。 kp[+Iun?  
 透镜材料N-BK7。 `pE~M05  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 IBC P6[  
D(s[=$zua  
[(5;jUmF@  
 s6rdQI]  
6?Rm>+2>v  
^~0\d;l_  
3. 结果：双凸球面透镜  .-'  
uv}[MXOP  
\D<rT)Tl  
 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。 pcv(P  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 +L!-JrYHS4  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 UW<V(6P  
?3Se=7 k  
!!b5vzyve  
k;R*mg*K  
g9H~\w  
4. 参数：优化球面透镜 OOGqtA;  
A{Z=[]r1`E  
S`BLwnU`#  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 xpKD 'O=T  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ~#&bDot  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ?0WJB[/  
 透镜材料同样为N-BK7。 Y{B|*[xM  
k+{-iPm{  
B9/x?Jv1  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 :kfHILi  
\Q|1I  
h-=3b  
G\?fWqx  
5. 结果：优化的球面透镜 ec[
S?-  
7@$Hua,GY  
En&ESWN  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 GN /]^{D  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 # nwEF QA  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 .vj`[?T  
nKp='>Th  
^<'5 V)  
r ioNP(  
6. 参数：非球面透镜 DF-`nD  
OWxYV$  
z/)HJo2#  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 ]vMr@JM-G  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 IExo#\0'6  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 $*V:;
-H  
a?.hvI   
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ykH?;Xu  
k]!Fh^O~,  
~C6d
5\  
Yj|Oy  
1hw1AJ}(F  
7. 结果：非球面透镜 Zj99]4?9  
'due'|#^  
3k py3z[%  
 生成期望的高帽光束形状。 s"#JBw\7  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 )Ge.1B$8h  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 Mp^%.m  
E%t_17,=j  
&[f.;1+C  
?D]4*qsIlu  
"ys#%,Z  
8. 总结 .p NWd  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Ol1[o  
CvKXVhf0$J  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ce{(5IC  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 AC@WhL  
3zo]*6p0  
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。 8Eyi`~cAiH  
U:ggZ`.  
扩展阅读 2F[smUL
 
@,F8gv*  
扩展阅读 9>\P]:  
 开始视频 q{5wx8_U  
-     光路图介绍 GoP,_sd\O  
 该应用示例相关文件： ?Y7'OlO  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 5@ecZ2`)+h  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 `mXbF