[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) D,,$  
应用示例简述 ?l?_8y/ww  
1. 系统细节 e_h`x+\:  
 光源 JTS<n4<a  
— 高斯激光束 y**>l{!!  
 组件 3d;w\#?L;  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 @|;XDO`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 8h{;*Wr-  
 探测器 b/g~;| <  
— 视觉感知的仿真 8eDKN9kq  
— 高帽，转换效率，信噪比 Y{`hRz`  
 建模/设计 W*Gp0pX  
— 场追迹： `]$H\gNI[8  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 btDPP k'  
_h1:{hF  
2. 系统说明 FNHJHuTe  
M1,1J-h  
QG]*v=Z  

'
(fCi  
3. 建模&设计结果 Uv|^k8(  

zz[[9Am!  
不同真实傅里叶透镜的结果： Epm%/ {sHV  
dx)v`.%V  
<,+6:NmT  
$E35W=~)  
4. 总结 yoVN|5  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 LT:*K!>NOL  
yiAusl;  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 rT!9{uK  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 +l@+e_>  
0$I!\y
\  
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。 D]zpG  
nOdAp4{:q%  
应用示例详细内容 l EsE]f  
ECf
$  
系统参数 JNSH'9!n6  
Sp~gY]:  
1. 该应用实例的内容 a^MR"i>@G  
z! DD'8r>  
.ta*M{t  
.,( ,<  
HHae
rc  
2. 仿真任务 v}^ f8nVR  
+Heen3
 
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。 QAK.Qk?Qu  
^J7g)j3  
3. 参数：准直输入光源 i \u"+:j  
*EzAo  
;J40t14u  
!e(ZEV g  
4. 参数：SLM透射函数 & wG3RR|  
bmu<V1[W  
G##^xFx  
5. 由理想系统到实际系统 xrky5[XoD  
Gj(UA1~1  
D[iIj_CKQ  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 hR3Pa'/i  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 $[-{Mm  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 p!w}hB598  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 +6v;(] y  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 Y'S9   
l5d> YTK+5  
2\1\Jn#q  
QWWoj[d#  
?G>#'T[  
应用示例详细内容 4uUR2J  
qnZ`]?  
仿真&结果 gDJ@s   
,9;d"ce  
1. VirtualLab中SLM的仿真 w_ po47S4  
,*$/2nB^  
 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)。 hT<:)MG)+K  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 _*w}"\4_  
 为优化计算加入一个旋转平面 D7Nz3.j  
Pf]O'G&F  
e`Z3
{H}  
I#tEDeF2  
2. 参数：双凸球面透镜 'd@Vusq}2  
7J%v""\1!  
<AB.`["  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ^2PQ75V@.  
 由于对称形状，前后焦距一致。 Y;e
Jo  
 参数是对应波长532nm。 NX*9nwp^  
 透镜材料N-BK7。 .iL_3:6f  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 SEXLi8;/  
^(0tNX/XD  
S-:7P.#Q  
d4P0f'.z  
/fM6%V=Y  
3*gWcPGe  
3. 结果：双凸球面透镜 |KFWW  
)>LC*_v  
`|^<y.-6  
 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。 _u:4y4}  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 r}~l(  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 O:a$ U:  
N2_=^s7  
:l>T~&/98  
;v6e2NacM'  
| We @p  
4. 参数：优化球面透镜 5W!E.fz*T  
s geP`O%  
m(3bO[u1  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 ::vw1Es  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 GfQP@R"  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 7}r!%<^  
 透镜材料同样为N-BK7。 *3
<m<<>U  
'+X9MzU*\  
Dg#Ab8  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 7OOB6[.fu  
cQv*lvG9>  
b@f.Kd7I  
)vS##-[_  
5. 结果：优化的球面透镜 \Rp)n=|  
yg2~qa:dZ  
d~|qx  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 xL>0&R  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 @/JGC%!  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 {F k]X#j  
\+MR`\|3  
S&]:=
He  
DI}h?Uf ,  
6. 参数：非球面透镜 _uHyE }d  
4:<0i0)5  
5H 1(C#|  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 ~9oS~fP?I  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ~|J6M  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 cp?`\P  
B>Nx
c@=D  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 O|j5ulO}&"  
=WEfo;  
de

1&  
/,0t,"&Aqa  
@-b}iP<T  
7. 结果：非球面透镜 CsSB'+&{  
O:7y-r0i  
_n}!1(xYa`  
 生成期望的高帽光束形状。 v:6b&wSL3  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 wKY6[vvF  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 E7_^RWG  
o JA58/  
5[gkGKkf_  
dIO\ lL   
q]Qgg  
8. 总结 !Q7  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ?$n<vF>  
;*Z w}51  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 syZ-xE]}  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Y,(eu*Za  
{J0^S  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 ZTmdS  
RPiCX
pJv&  
扩展阅读 sa#"@j)  
KFV]2mFN  
扩展阅读 ~!A,I 9  
 开始视频 Pucf0 #  
-     光路图介绍 iqoPD4A  
 该应用示例相关文件： 6U/wFT!7$  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 Jx>P%>+<j  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 XPEjMm'*b3