[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) a?8)47)  
应用示例简述 S<*IoZ?T  
1. 系统细节 (v|<" tv  
 光源 (Z[c7  
— 高斯激光束 t u{~:Z(  
 组件 zUZET'Bm9  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 Kg2Du'WQ^  
— 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 QjG/H0*mP  
 探测器 A9u>bWIE7  
— 视觉感知的仿真 r jxkgd  
— 高帽，转换效率，信噪比 R8eBIJ/@_  
 建模/设计 -C}"1|P!  
— 场追迹： rqdN%=C  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 y 5=rr3%v  
S
E@TY32T  
2. 系统说明 !Ko>   
g1"ZpD  
d|7LCW+HW  
Q^nfD  
3. 建模&设计结果 XM*5I4V  
v1X[/\;U  
不同真实傅里叶透镜的结果： Bp5ra9*5+~  
S-Vj$asv!  
s@7hoU-+  
LP|YW*i=IQ  
4. 总结 ruB D ^-  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 3W_7xLA  
B@i%B+qCLv  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 nGYimRYO  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 S7nx4c2xK~  
ha=2isq  
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。 xT*c##  
m*N8!1Ot  
应用示例详细内容
PlLt^q.z[  
udA@9a^;  
系统参数 |m"Gr)Gm  
\y(3b#  
1. 该应用实例的内容 $L6R,%c  
>(.|oT\Tb  
g)r{LxT#+  
xsJXf @  
EK"/4t{L_  
2. 仿真任务 K[OOI~"C  
#G F.M,O/h  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 &?H$-r1/?V  
jaKW[@<  
3. 参数：准直输入光源 jK*d  
I#O"<0 *r  
T@IzfX7  
jI*@&3  
4. 参数：SLM透射函数 4W*o:Y!  
m[3c,Axl7  
uyB2   
5. 由理想系统到实际系统 &,jUaC5I  
OQKg/1  
37a1O>A  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 qmFbq<&  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 2-8Dc4H]r  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 GF%/q:9  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 ~//E'V-  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 4}/gV)  
`VO;\s$5j  
ly[dV.<P  
Aixe?A_x  
-wV2 79^b  
应用示例详细内容 n(eo_.W2|  
i({\fb|0  
仿真&结果 @!!u>1  
b5^>QzgD  
1. VirtualLab中SLM的仿真 Er~KX3vF  
H8? Y{H  
 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)。 uZrp ^  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 %~Rg`+  
 为优化计算加入一个旋转平面
kG!hqj  
_!DH/?aU  
g*YA~J@  
(P-^ PNz&  
2. 参数：双凸球面透镜 dG5jhkPX  
$u~ui@kB  
a<r,LE  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 X5J)1rL  
 由于对称形状，前后焦距一致。 (E00T`@t0i  
 参数是对应波长532nm。 t7x<=rW7u  
 透镜材料N-BK7。 W5`pQdk  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 k@|px#kq  
$RYGAh  
L{F]uz_
[x  
]3Ia>i  
N'EZJoH  
+O 7( >a  
3. 结果：双凸球面透镜 2h51zG#qd  
-A w]b} #v  
rY^uOrR>j*  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 [i
q^'E  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ,Owk;MV@  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 67Pmnad  
p+]S)K GZw  
L$OZ]  
0/f|Z
H ~!  
Bv@p9 ] n  
4. 参数：优化球面透镜 )Wq1af   
TU~y;:OJ  
N^oP,^+U  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 )$E){(Aa  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 U3:|!CC)T  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 `f~bnL  
 透镜材料同样为N-BK7。 Oz-/0;1n  
}WC[<AqI  
*'8q?R?7g  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 &57~i=A 3  
GZrN,M  
\X*y~)+K`  
}9\6!GY0  
5. 结果：优化的球面透镜 IWq\M,P  
xJ/)*?@+  
7!jb  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 F6yFKNK!n  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 7_s+7x =  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 >@ 8'C"F  
Q}B]b-c+E  
8h=m()Eu  
i3|xdYe$  
6. 参数：非球面透镜 Iga+8k  
56s%Qlgx  
)YEAk@h@  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 +:jonN9d  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 PV~D;  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 iKPgiL~  
KQ]sUNH  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 |A*4Fuc&  
bskoi;)u  
nrev!h  
%zGv+H?  
1ds4C:M+<  
7. 结果：非球面透镜 `x _(EZ  
I(R%j]LX&  
(,o@/ -o  
 生成期望的高帽光束形状。 JGvhw,g  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 B6IKD  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 OV;VsF  
=ZURh_{xV  
*l =f=  
v?]a tb/h`  
{u y^Bui}  
8. 总结 PA ZjA0d  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 9rz$c, Y(  
$dI mA  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 n!Y_SPg   
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 <\$"U5"`  
$[`rY D/.  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 O(%6/r`L,k  
Am@Ta "2  
扩展阅读 aG;F=e  
pEcYfj3M  
扩展阅读 *8,W$pe3  
 开始视频 9kWI2cLzQt  
-     光路图介绍 )s:kQ~+  
 该应用示例相关文件： r@r*|5
0  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 Z_bVCe{  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 UVlB=