[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) c3*9{Il^  
应用示例简述 2[

Xe:)d  
1. 系统细节 rd^j<  
 光源 *_"lXcG.  
— 高斯激光束 7e /Kh)5G  
 组件 0OBwe6*  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 lM.k*`$  
— 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 EGjzjuJu{  
 探测器 %:y
"o_X_  
— 视觉感知的仿真 A+VzpJ~  
— 高帽，转换效率，信噪比 |sBL(9  
 建模/设计 ]0g1P-&,U  
— 场追迹： 5"w%  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 iOiXo6YE  
#-/_J?  
2. 系统说明 aZCxyoh+  
yppXecFJ  
>Sm#-4B-  
S9 @*g3  
3. 建模&设计结果 #!4`t]E<  
e r"gPW  
不同真实傅里叶透镜的结果： wV'_{/WM  
P7!gUxcv9Y  
~
TjTd  
B|SX?X  
4. 总结 t}gK)"g  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 kS_37-;  
kp*BAQ  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 :U-yO 9!j  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 SpZmwa #\  
%Gm4,+8P3o  
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。 a2H_8iQ!  
)==Qo/N:  
应用示例详细内容 I2C1mV  
r`C t/]c  
系统参数 nG"Ae8r  
OgkbN`  
1. 该应用实例的内容 K_V$ktL  
T7Yg^ -"  
,@t#)HV  
}j,G)\g#  
,tuZ_"?M  
2. 仿真任务 'Y5=A!*@tf  
RueL~$*6.~  
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。 #K/#-S  
G_?qY#"(  
3. 参数：准直输入光源 IeBb#Qedz  
@m"P_1`*  
sUsIu,1Q  
Fi"TY^-E;  
4. 参数：SLM透射函数 ooT~R2u  
n:YA4t7S  
)F:UkS  
5. 由理想系统到实际系统 9|//_4]  
D]d2opBLj  
}pv<<7}|  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ,y/N^^\  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 +6x:+9S  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 eh$T 3_#q  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 ZAMS;e+e  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 ;,:w%.  
1PT0<C-  
w~VqdB  
_xU2C<)1&  
T8a!"lPP7  
应用示例详细内容 o<%s\n  
j es[a  
仿真&结果 Cg&cz]*q|  
y&+Sp/6BYA  
1. VirtualLab中SLM的仿真 `Yc>I!iN  
`<d{(9:+  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 Toc="F`SW  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 C?%Oi:Gi&  
 为优化计算加入一个旋转平面 :KJZo,\  
FcZ)_m6m  
)NS&1$  
!Ql&Ls  
2. 参数：双凸球面透镜 n7K\\|X  
XRR`GBI  
< 5#}EiT5  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 &(HIBF'O  
 由于对称形状，前后焦距一致。 `?:X-dh_  
 参数是对应波长532nm。 a,*~wmg  
 透镜材料N-BK7。 j4.deQ,  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 |#-GH$.v  
`=cOTn52  
zAdZXa[MRY  
En/EQ\T@F  
6)~J5Fb  
;p'Ej'E  
3. 结果：双凸球面透镜 h ?%]uFJC  
$N)b6(}F10  
96 !e:TU  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 3F6=/  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ,BG L|5?3z  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 Vtr5<:eEx  
p8Wik<'^  
:IlJQ{=W  
5Mq7l$]h$  
DQOEntw  
4. 参数：优化球面透镜 (Cjw^P|Y@  
..hD_k  
#y&O5    
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 @fxDe[J:  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 Da"GYEC  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 G;3N"az  
 透镜材料同样为N-BK7。 ,a/<t"  
t!,GI
&  
c$HZvv  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Y^@Nvt$<K  
'+c
Px\4  
WMLsKoby  
Ki:.^  
5. 结果：优化的球面透镜 g x~fZOF_  
Fb{kql=  
MKN],l N  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 =^LX,!2zp{  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 eDPmUlC+-  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 `upxM0gc  
e2PM^1{_  
;K9rE3  
[10;Mg  
6. 参数：非球面透镜 5E!G
  
JxM[LvVi  
gP?uLnzvi  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 !:^lTvYWZH  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 zU)Ib<$  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 Ce0YO~I  
7#BUd/  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 (NBq!;_2,x  
3'zm)SXJ  
C{8d^SCA"  
o@&dd NO  
^ |^Q(  
7. 结果：非球面透镜 <) `?s  
BcvCm+.S:  
'sCj|=y2Qc  
 生成期望的高帽光束形状。 TE.O@:7Z  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 (wRJ"Nwu  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 jw"]U jub  
eQRY xx{  
,{br6*E
 
{yPiBu  
,9C~%c0Pw  
8. 总结 XPt<k&o1,  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 PnKgUJoa0  
EhOy<f[4W  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 m%bw$hr  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 >;A7mi/  
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8six
Z[  
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。 $C;)Tlh  
E?z~)0z2`  
扩展阅读 kq SpZoV0'  
AMhHq/Dw  
扩展阅读 nKzS2u=:Y  
 开始视频 -Pr1
r  
-     光路图介绍 [JY1|N  
 该应用示例相关文件： ; SS/bS|  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 fgW>U*.ar  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 .qcIl)3