[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) ]h5tgi?_l  
应用示例简述 w\O;!1iU  
1. 系统细节 I; rGD^  
 光源 =dN@Sa/  
— 高斯激光束 utV_W&  
 组件 EADqC>  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 0o&5]lEe  
— 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 nqUV  
 探测器 PCtzl)  
— 视觉感知的仿真 X"%gQ.1|{j  
— 高帽，转换效率，信噪比 DN6Mo<H  
 建模/设计 {+>-7 9b  
— 场追迹： qJ-/7-$ ^  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 sRb9`u=)  
o ^uA">GH  
2. 系统说明 #Gi$DMW  
K{+2G&i  
"3J}b?u_[  
7b+6%fV  
3. 建模&设计结果 O;3>sLgc  
k+*u/neh  
不同真实傅里叶透镜的结果： a d\ot#V  
cFXp  
4^<?Wq~  
MF'JeM;H  
4. 总结 ftSW (og  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 #GFr`o0$^  
iWR)ke  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 #KvlYZ+1  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 r<$y=B  
gjlx~.0d  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 1|=A*T-<M  
1|:KQl2q  
应用示例详细内容 %(Icz?  
|DwZ{(R"W  
系统参数 8eRLy/`gd  
Q,Eo mt  
1. 该应用实例的内容 Pg{J{gn  
`WS&rmq&'  
D2O~kNd  
K(|}dl:  
;kKyksxlD  
2. 仿真任务 %a7$QF]  
k}rbim  
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。 F"mmLao  
[#iz/q~}  
3. 参数：准直输入光源 7xR\kL.,  
5mR 1@  
o+VQ\1as?(  
2fS:- 8N  
4. 参数：SLM透射函数 Iu6   
fN2lLn9/u  
5:?!=<=  
5. 由理想系统到实际系统 $:^td/p J  
T u'{&  
),!q
TjD  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 QZ8IV>  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 xyxy`qRA  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 % AgUUn&k  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 d_P` qA  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 {.]7!ISl5  
!n%j)`0M  
W%Fv p;\`  
K)P%;X  
rT>wg1:  
应用示例详细内容 VtohL+  
D m9sL!  
仿真&结果 !`r$"}g  
GN>@ZdVG}#  
1. VirtualLab中SLM的仿真 ,fRq5"?  
&e3.:[~_?  
 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)。 _VXN#
@y  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 dF2RH)Ud  
 为优化计算加入一个旋转平面 ")25 qZae  
o !7va"  
e:W{OIz:  
t`QENXA}  
2. 参数：双凸球面透镜 %jM,W}2  
*lb<$E]="!  
}PpUAt~g  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 6H|S;K+  
 由于对称形状，前后焦距一致。 :
E?V.  
 参数是对应波长532nm。 |f##5fB  
 透镜材料N-BK7。 ?h2}#wg  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 'B}qZCy W  
WF"k[2  
A2Tw<&Tw(  
wyG;8I  
$od7;%  
wA.\
i  
3. 结果：双凸球面透镜 XfmwVjy  
rM"l@3hP  
}
~q5w{_n  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 -{A<.a3P}=  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 -$@h1Y
 
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 L0]_X#s>#  
L%5%T;0'~  
:Qq#Z  
{XHh8_^&  
?%kV?eu'  
4. 参数：优化球面透镜 \Og+c%  
y> (w\K9W  
C*lJrFpB  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 YbLW/E\T  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 _XT pU  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 Wez5N  
 透镜材料同样为N-BK7。 <\FH fE  
|&jXp%4T  
.8|X   
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Vz[C=_m  
8EEuv-aeo  
"ITIhnE  
qY#6SO`_iy  
5. 结果：优化的球面透镜 )CyS#j#=  
`,0}ZzaV&  
-{_PuJ "  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 MY/}-*|  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 bN88ua}k{  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 s(8W_4&'  
:i7;w%
B  
+^<](z  
"*H`HRi4T  
6. 参数：非球面透镜 |D
.ND%K&  
$7uA%|\  
8i,K~Bu=  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 %K QQ,{ b  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 iyog`s c  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 (tQc  
%%wNZ{  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Ca3~/KrM  
PxE3K-S)G  
]9,;K;1<  
8.~kK<)!  
PYzv
Cf`?  
7. 结果：非球面透镜 ~v"L!=~G;a  
ZAf7Tz\U  
K4);HJ|=  
 生成期望的高帽光束形状。 E.>4C[O  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 i 3SHg\~Z  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 I2^8pTLh  
3yXY.>'  
---N9I  
VD\=`r)nT  
[c06 N$:  
8. 总结 wa3}SB  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 F}qc0  
188*XCtjQ9  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Xs?o{]Fe  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 )F2OT<]m,  
eR"<33{  
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。 tRfo$4#NY  
&! ?eL  
扩展阅读 `~`k_7t.  
AzxXB  
扩展阅读 OBAi2Vw  
 开始视频 8&aq/4:q0  
-     光路图介绍
OydwE  
 该应用示例相关文件：
eGHaY4|  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 JO<wU  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 #1G:lhkC