[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) aAko-,URC  
应用示例简述 n20H{TA  
1. 系统细节 utwh"E&W  
 光源 0EXAdRR  
— 高斯激光束 H[x9 7r  
 组件 5b B[o6+  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 q_f v1U3  
— 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 sI`i
 
 探测器 |y%pP/;&!  
— 视觉感知的仿真 zck)D^,aO  
— 高帽，转换效率，信噪比 :;"3k64  
 建模/设计 !00%z  
— 场追迹： wH#k~`M  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 'q*1HNwGp  
2$NP46z}  
2. 系统说明 HIhoYSwB  
v *:m|wl  
PJAir8  
*OF7{^~&  
3. 建模&设计结果 nbpN+a%  
]Wa,a T'  
不同真实傅里叶透镜的结果： 9/s-|jD  
L761m7J]B  
y+:<  
0l_-   
4. 总结 *pasI.2s#  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 6!Isz1.re  
EoY#D'[  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 T  |j^  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 "Ln\ZYB]  
3!$rp- !<)  
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。 |J}~a8o  
%n}]$ d  
应用示例详细内容 [=E<iPl  
SyYa_=En  
系统参数 *
`jEg=)  
mI`dZ3h  
1. 该应用实例的内容 F37,u|  
7SqsVq`[~  
x@k9]6/zs  
A`r&"i OKA  
f:utw T  
2. 仿真任务 Ta[}k/zW  
YT:5J%"  
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。 lMO0d_:b1  
/r?X33D!  
3. 参数：准直输入光源 *@Qt*
f  
(8ymQ!aY  
lp]O8^][&  
ja>Tnfu  
4. 参数：SLM透射函数 yWK[@;S]%  
?4~lA L1  
/V*eAn8>  
5. 由理想系统到实际系统 z`_N|iEd  
dvj`%?=  
0CN.gu  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 !{3pp  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 I%s/h4x^B[  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 ?D~uR2
+Z  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 FVpe*]  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 BW*zj=N%  
{l1;&y?  
0!zWXKX  
x-W0 h  
5s|g
KM  
应用示例详细内容 \4&g5vE  
N,1wfOE  
仿真&结果 A
6Qi^TI  
[gE2lfaEy  
1. VirtualLab中SLM的仿真 Ar$LA"vu4  
lwB!
ti  
 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)。 "h#=ctCx"  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ':[y]ep(~|  
 为优化计算加入一个旋转平面 oc?VAF  
u/zfx;K  
?:2Xh/8-  
5u8Sxfm",  
2. 参数：双凸球面透镜 Yk5kC0B  
XU54sk
N  
R3<+z  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 $pKS['J0  
 由于对称形状，前后焦距一致。 !`WuLhB`  
 参数是对应波长532nm。 f0uiNy(r$  
 透镜材料N-BK7。 (+@.L7>m+t  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 &d2/F i+  
Psv!`K  
KXGs'D  
ppYz~ {"r  
}0TY  
6 qq7:  
3. 结果：双凸球面透镜 ibq@0CR  
 96BMJE'  
/IC'R"V a  
 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。 WAEKvM4*i0  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 o?3R HP47  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ^/+sl-6/F  
)v9[/ ]*P  
7PMZ
t$n  
)0Lq>6j9  
,y>Na{@Y  
4. 参数：优化球面透镜 76m[o  
40<&0nn  
2*|]#W
 
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 jBC9Vt;B  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 =~h54/#[I  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 Hj!)S&y,$  
 透镜材料同样为N-BK7。 1mX*0>  
^WNJQg'  
,uv$oP-  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 GXfVjC31z
 
r)t^qhn  
u!i5Q  
&0g,Xkr  
5. 结果：优化的球面透镜 /\#5\dHj  
vf2K2\fn  
^Toi_  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 +6=!ve}  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 xR:h^S^W ~  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 #jX>FXo  
~K9U0ypH  
zgqw*)C~  
TI>yi ^}  
6. 参数：非球面透镜 L9T u
>4  
=CoT{LRQ_  
z m'jk D|  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 aM~fRra7  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 Ro<kp8
  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 GHy#D]Z  
q8Dwu3D  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 0R& U18)y  
9^u?v`!  
aJ8pJ{,P  
>v[(w1?rX  
|Z ,G  
7. 结果：非球面透镜 6<Z:Xw  
y
jd'{B9{  
Q$1K{14I  
 生成期望的高帽光束形状。 \#aVu^`eX  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 5-^%\?,x  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 W[Bu&?h$  
oui!fTy  
u7?juI#Cl  
!9, pX  
>|)0Amt  
8. 总结 Ug21d42Z4  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 h '[vB^  
n5.>;N.*  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 #-T.@a1X  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 |a{]P=<q  
*Xoscc  
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。 \'Ta8  
4_+P
v6  
扩展阅读 /y)"j#-eW  
ht)nx,e=  
扩展阅读 aMQjoamz  
 开始视频 yvCR =C  
-     光路图介绍 oDP((I2-  
 该应用示例相关文件： 7[g;|(G0  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 <zuE=0P~%  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 R9h>I3F=c