[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) S2APqR
g*  
应用示例简述 NI<;Lm  
1. 系统细节 Ire+r "am  
 光源 M'(4{4rC  
— 高斯激光束 ?@@BIg-  
 组件 4hQ.RO   
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 'L k&iph  
— 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 t%k1=Ow5i  
 探测器 ,)svSzR  
— 视觉感知的仿真 7RpAsLH=  
— 高帽，转换效率，信噪比 H Z)an  
 建模/设计 \>7hT;Av=G  
— 场追迹： M~!DQ1u  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 6he 
(v  
g!![%*' b  
2. 系统说明 hQFF%xl  
E0lro+'lS  
,suC`)R  
Q>QES-.l  
3. 建模&设计结果 Vi:<W0:  
J]"IT*-Ht  
不同真实傅里叶透镜的结果： "Vw;y+F}  
cs\/6gSCo  
naaww  
p]^?4  
4. 总结 %=G*{mK  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 nyRQ/.3  
^?Y x{r~9  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 "I n[= 2w  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 gQ8FjL6?  
]hC6PKJU  
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。 pI]tv@>:f  
84|oqwZO  
应用示例详细内容 W6y-~  
gq`S`  
系统参数 dPx{9Y<FzU  
jSKhWxL;'  
1. 该应用实例的内容 NW AT"  
wiE'6CM  
)B1gX>J\8  
#@^mA{Dt5  
BJ,D1E  
2. 仿真任务 ,!i!q[YkL9  
%jc"s\  
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。 ,fR/C  
Dqz9NB  
3. 参数：准直输入光源 WNo",Vc  
FQp@/H^  
iFBH;O_~  
%'`L+y  
4. 参数：SLM透射函数 <^v-y)%N:A  
g6V>_|  
+`_Km5=  
5. 由理想系统到实际系统 48p< ~#<W\  
0[
QVU,]<  
G~$[(Fhk  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 23_\UTM}1  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 Du7DMo=l  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 r{1xjAT  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 JA(M'&q4  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 E3`&W8  
!{c"C  
oe,37xa4  
-!JnyD  
/~nPPC  
应用示例详细内容 tLc9-  
Y%"73.x  
仿真&结果 rh+2 7"  
9X%H$>s  
1. VirtualLab中SLM的仿真 530Z>q  
V3] Z~@  
 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)。 2C@s-`b   
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 2S#|[wq(  
 为优化计算加入一个旋转平面 1Ka
,u20  
[flx/E  
n(.U>_ P  
p#D
Jow  
2. 参数：双凸球面透镜 Cg4l*"_  
//W7$DYEG  
"pLWJvj6-  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 "T+oXK\B  
 由于对称形状，前后焦距一致。 6Rcl HU  
 参数是对应波长532nm。 YKtF)N;m]  
 透镜材料N-BK7。 Jg:%|g  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 /6@iRswa  
wx2EMr  
ZT'VF~  
~EJ+<[/  
%D9,Femt  
LLlt9(^d  
3. 结果：双凸球面透镜 "jFRGgd79  
piv/QP-X  
P_{jZ}y(  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 ,|u^-J@  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 S>y(3E]I  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 `Fn6*_n  
9PZY](/  
iT;~0XU7F  
: U:>X6f  
HXY,e$c#y  
4. 参数：优化球面透镜 P}dhpU  
1_Ag:>#X  
<R%]9#re  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 ]`S35b  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 VUD ?iv7  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 b7nER]R  
 透镜材料同样为N-BK7。 ]EhU8bZ  
6gSo>F4=  
-N4km5  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 LBs:O*;  
beN(7jo  
NE'4atQ|  
DQ a0S7I  
5. 结果：优化的球面透镜 I,pI2  
e?"XMY  
k'hJ@6eKS  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 ==i:*  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 AzwG_XgM)  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 8D[,z 7n  
p` '8M  
^{vf|zZ _  
Ul41RNy)  
6. 参数：非球面透镜 Lh"!Z  
<o\2-fWvY  
^JKV~+ Q  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 Rp!R&U/  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 Fa!6*K\  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 b.<>CG'  
c|s*(WljY  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 [ NSsT>C  
d_0r  
k>N >_{\  
D`t }V  
+:s]>R eDa  
7. 结果：非球面透镜 5g{L -8XwI  
yWs_Z6b  
 QTN _Z#'  
 生成期望的高帽光束形状。 Pmj]"7Vd[  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 =s2dD3Fr|  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 Ew4>+o!  
;FO1b*  
UeG$lMV  
)-_NtMr~`!  
6~ *w~U  
8. 总结 X[frL)k]  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 $II[b-X?S  
hSgfp  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ?G5JAG`  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 [TZlvX(E  
1PMBo=SUe8  
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。 wAr (5nEbx  
hcw
)qB,s  
扩展阅读 }w \["r  
f`5e0;zm  
扩展阅读 /t-m/&>  
 开始视频 i$)`U]  
-     光路图介绍 1cE3uA7  
 该应用示例相关文件： |b
QX9|L  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 $73j*@EQA  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 i|X ;n