[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) '^oGDlkr H  
应用示例简述 [;IDTo!<>  
1. 系统细节 )*TW\v`B  
 光源 +%le/Pg@  
— 高斯激光束 nzE,F\k  
 组件 TA@tRGP>  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 THbtu*E
l  
— 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 eA*Jfb  
 探测器 X4P}aC  
— 视觉感知的仿真 Q&.IlVB[  
— 高帽，转换效率，信噪比 _L:i=.hxN  
 建模/设计 s7UhC.>'@  
— 场追迹： _sf#J|kQ  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 8%2rgA  
yjOu]K:X  
2. 系统说明 V$Xl^#tN  
&` 00/p  
(Xr_ np @  
X
8,7_D$  
3. 建模&设计结果 [N+ m5{tT  
m>abK@5na  
不同真实傅里叶透镜的结果： 0x>/6 <<  
b5n]Gp  
}W__ffH  
<>T&ab@dE(  
4. 总结 L)R[)$2(g  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。  [`hE^chd  
k binf  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 2<6`TA*m  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 [B"dH-r7  
;Txv-lfS  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 )O2Nlk~l&  
j*eUF-J1  
应用示例详细内容 =$)4:  
)DGz`->  
系统参数 !sfXq"F  
nL":0!DTRD  
1. 该应用实例的内容 L= :d!UF  
~$&:NB1~q  
m{bZRkt  
PkPDVv  
?u_gXz;A  
2. 仿真任务 !^
)wPmk  
tp6csS,  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 BrlzN='j}  
M1/M}~  
3. 参数：准直输入光源 [5?4c'Ev  
E(QZ!'%K+m  
@)W(q5)}9"  
=9qGEkd3  
4. 参数：SLM透射函数 z.2r@Psk  
|+Hp+9J  
V-KL%  
5. 由理想系统到实际系统 [K cki+  
"*++55  
fBf4]^  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 _pz,okO[V  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 JmU<y  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 3I9T|wQ-]  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 54q4CagFq  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 HE#,(;1i  
+Dx1/I  
K3vse
or  
z-EwXE  
X,C*qw@  
应用示例详细内容 ]{f^;y8  
<Rcu%&;i  
仿真&结果 .]W;2G  
KQG-2oW  
1. VirtualLab中SLM的仿真 o"rq/\ovv  
_j:UGMTi(U  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 _iG2J&1'L  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 X+=-f^)&  
 为优化计算加入一个旋转平面 s kN9O"^A  
"+=Pp  
z%(Fo2)^  
v,/[&ASz  
2. 参数：双凸球面透镜 a}:A,t<6  
aWyUu/g<A`  
;B&^yj&;  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 QBy{|sQ`  
 由于对称形状，前后焦距一致。 /b{o3, #.M  
 参数是对应波长532nm。 ?Bo?JMV  
 透镜材料N-BK7。 >_XOc  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 Og,Y)a;=  
t#C,VwMe[  
`/#f?Hk=  
AY#wVy  
9<yAQ?7L  
=96
G8hlT  
3. 结果：双凸球面透镜 taweGc%~  
4-mVB wq  
\gLxC  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 1N8;)HLIBJ  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 *HR+a#o  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 l , ..5   
{fZb@7?GF  
<OTWT`G2  
B$rTwR"(-  
+a%xyD:.?  
4. 参数：优化球面透镜 XAe\s`  
2 P=[  
pz{'1\_+9  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 bmu6@jT  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 089 k.WG  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 LheFQ A  
 透镜材料同样为N-BK7。 k<H%vg>{~s  
aX;A==>  
I,b9t\(6  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 av-#)E  
@5xu>gKn  
Z7fg 25  
(89Ji'dc
  
5. 结果：优化的球面透镜 ;f:gX`"\  
\R(R9cry  
*m9{V8Yi2  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 En(7(qP6}  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 g+xw$A ou  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 e+.\pe\  
DECB*9O^  
Oe51PEqn  
VPt9QL(  
6. 参数：非球面透镜 %Tv^GP{}  
.[?BlIlm  
Tzzq#z&F  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 WK0C  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 p~&BChBl!=  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 =7%oE[  
T>A{qu  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 }g|nz8
  
E V2 )  
iXFP5a>|  
}u%"$[I}  
5+- I5HX|~  
7. 结果：非球面透镜 n2{SV  
\ECu5L4  
y+9h~,:A  
 生成期望的高帽光束形状。 PFM'&;V  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 */z??fI27  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 tu0aD%C  
bU
Z_UW  
TJ(K3/)Z  
H6K`\8/SeN  
S|em[D[Y^  
8. 总结 rkB'Hf  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 KL
 [ek  
Y ya`&V  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 }^-<k0A4?  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 c)}2K0  
u,1}h L  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 !2tW$
BP^  
=8Ehrlq
 
扩展阅读 `y^s
ITr  
^B/9{0n'  
扩展阅读 hePPxKQ-  
 开始视频 jjzA .8?(7  
-     光路图介绍 J~#$J&iKh  
 该应用示例相关文件： a.@qGsIH  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 *|% ^0#$c  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 VsK>6S\T