[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) 2{-!E ^g  
应用示例简述 'w(y J  
1. 系统细节 i'HPRY

 
 光源 f])M04<  
— 高斯激光束 /s:w^g~  
 组件 gE\b982  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 !EOQhh  
— 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 r| f-_D  
 探测器 MTb,Kmw<(  
— 视觉感知的仿真 g:_hj_1Y M  
— 高帽，转换效率，信噪比 #--olEj!  
 建模/设计 D+sQPymI  
— 场追迹： mG2VZ>  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 GAw(mH*  
3pSj kS|?>  
2. 系统说明 ]]TqP{H  
*YtB )6j  
;L~p|sF  
URA0ey`  
3. 建模&设计结果 
U]hF   
y<uAp  
不同真实傅里叶透镜的结果： @QdnjX
II*  
v^SsoX>WMH  
D`pQ7  
IkDiT63]I  
4. 总结 XWUP=D~  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 o0ZBi|U\4  
Izn T|l^  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 LL(|$}yW  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 #f{lC0~vA  
rkDi+D6`q  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 BLn_u,3  
#y1Bx,  
应用示例详细内容 7 Wl-n  
B+] D5K  
系统参数 yK1ie  
3K>gz:dt  
1. 该应用实例的内容 ez\eOH6  
6e
&$l-  
V.6)0fKZW  
}D*yr3b  
*k [J6  
2. 仿真任务 P4k;O?y  
BT,b-= ;J-  
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。 W.I\J<=V  
y('k`>C  
3. 参数：准直输入光源 h3!$r~T!a:  
BRS#Fl:  
c_.-b=zm  

};,/0Fu  
4. 参数：SLM透射函数 l_{8+\`!  
YoKs:e2/:  
g/~XCC^F?  
5. 由理想系统到实际系统 6N~q`;p0  
f>polxB%N  
;65D  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 9Uf j  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 uw AwWgl  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 =0qpVFvU  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 Y?K{(szo ?  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 3jZ6kfj  
mr:CuqJ  
W!T"m)S  
M.q=p[  
y<:<$22O  
应用示例详细内容 #
_i`#d)  
!do?~$Og  
仿真&结果 9'[ N1Un.=  
x,n,Qlb  
1. VirtualLab中SLM的仿真 o0bM=njok  
O|kOI?f  
 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)。 rl08R  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 2]cRXJ7h  
 为优化计算加入一个旋转平面 _S}A=hK'  
4_/?:$KO  
/Ncm^b4  
c;2#,m^  
2. 参数：双凸球面透镜 Wb}c=hZv  
zfA GtT<  
nkf
Ziyx  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 @p6<Lw_E  
 由于对称形状，前后焦距一致。 ^T::-pN*  
 参数是对应波长532nm。 <h-vjz  
 透镜材料N-BK7。 #_93f |  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 **3 z;58i  
Om;&_!
i  
7*5Z  
(QoI<j""  
aJ") <_+  
o1cErI&q"  
3. 结果：双凸球面透镜 .mLK`
c6  
R_XR4)(<  
%w7u]-tR  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 ?']5dD  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 {!t7[Ctb  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 x^4xq#Bb7  
*t[. =_v  
'(bgs  
J_x13EaV0  
Qham^  
4. 参数：优化球面透镜 ~cTN~<{dq  
n8*;lK8  
;r_F[E2z  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 .ZvM^GJb  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 S4=~`$eP  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 -gSUjP  
 透镜材料同样为N-BK7。 C{gyj}5  
I!e})Y  
qlL`jWJ  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 =|3fs7  
&l3iV88  
T!Hb{Cg*  
uwz)($~bp  
5. 结果：优化的球面透镜 &|f@$ff  
rE}%KsZ  
ZovW0Q)m  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 B!vmQR*1  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 dZi"$ g  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 J]nohICe  
emCM\|NQg&  
5$V_
Hj  
"jG}B.l=,  
6. 参数：非球面透镜 ;W>k@L  
-$\+' \  
,%uo6%  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 zuUW|r  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 W[Ls|<Q  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 &YF^j2  
bD/~eIcWL  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 9I6
a"PGDb  
L*YynF  
.&DhN#EN0  
M7pOLP_1jB  
*MKO I'  
7. 结果：非球面透镜 "*In+!K  
XD.)Dl8  
< jJ  
 生成期望的高帽光束形状。 gt@m?w(  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 Lm%:K]X  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 wB.&}p9p  
02c':a=7  
KrQ1GepJ  
E=nIRG|g  
bbE!qk;hEP  
8. 总结 '@_d(N1jTw  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 YNQY4\(  
g:hjy@ w  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 |?,A]|j  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 sB7# ~pA  
.+$Q<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。 8WXQOo8  
Sc;BCl{=|  
扩展阅读 a<^v(r  
6 (]Dh;gC  
扩展阅读 JMC. w!  
 开始视频 pR=@S>!|  
-     光路图介绍 G?O1>?4C  
 该应用示例相关文件： !|^|,"A)  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 Mk"^?%PxT  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 `dq,>HdW