[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) mM\jU5P:^  
应用示例简述 llRQxk  
1. 系统细节 \ 3FOI  
 光源 }= (|3\v  
— 高斯激光束  y aL
c~K  
 组件 v<V9Z <ub  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 'I5~<"E  
— 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 +uB.)wr  
 探测器 p[:E$#W~;  
— 视觉感知的仿真 9y`Vg  
— 高帽，转换效率，信噪比 ^u$?& #  
 建模/设计 |\J! x|xy  
— 场追迹： nPj &a  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 A)641"[  
DRmN+2I  
2. 系统说明 zz1]6B*eX  
DH'0#  
'<%;Nv  
Usf7 AS=  
3. 建模&设计结果 3#~w#Q0%  
0)E`6s#M  
不同真实傅里叶透镜的结果： i3U_G^8  
+=g9T`YbE  
nYts[f9e  
TY]-L1$  
4. 总结 ILMXWw  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。  d>}R3T  
WQ)vu&;  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 \4"01:u'  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。
]n^TN r7  
fSw6nEXn  
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。 mFW/xZwR,5  
D5jZ;z}  
应用示例详细内容 ]hjA,p@Q  
%G/j+Pf  
系统参数 Zmz
YJ$:6  
Wv-nRDNG  
1. 该应用实例的内容 =`KV),\  
CyV(+KBe_  
lt{yo\  
;
/)u/[KAv  
vz
}_^8O  
2. 仿真任务 Bxs0m]  
3FhkK/@  
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。 (#5TM1/A  
!1fAW!
8  
3. 参数：准直输入光源 CT#u+]T  
$}z%}v  
^>tqg^  
8|H^u6+yz  
4. 参数：SLM透射函数 KdU&q+C^  
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OLez  
$C`Y
Vv%?0  
5. 由理想系统到实际系统 ,e!9WKJ B  
x'hUw*  
Ry4`Q$=:  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 iqTGh*k  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 m5\/7 VC  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 H*VZ&{\7  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 x&YcF78  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 D<UX^hU   
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'Z9  
Nx^r&pr  
GZk
{tTv  
Z Vj  
应用示例详细内容 !Ng~;2GoA  
2:tO"   
仿真&结果 fd/?x^Z  
oH]"F  
1. VirtualLab中SLM的仿真 V{+5Fas^l  
Mr u  
 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)。 +y\mlfJ.-b  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 J6W"t  
 为优化计算加入一个旋转平面  ~N=$%C  
MaQ`7U5 |e  
jI~GRk  
("5Eed  
2. 参数：双凸球面透镜 G'0]m-)dw  
-eSZpzp  
-]e@FN
L  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 RY9h^q*  
 由于对称形状，前后焦距一致。 0Er;l|  
 参数是对应波长532nm。 SJ;Kjq.Qo  
 透镜材料N-BK7。 =BNS3W6  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 /%9CR'%*c  
:rhh=nHgn  
1 wB2:o<  
0 $_0T  
;"j>k>tg  
Ki{]5Rz  
3. 结果：双凸球面透镜 ,)](h+zl_6  
I@9[  
$TR#-q  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 ( V^C7ix:  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 &R~)/y0]  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 wrmbOT  
?> 7SZiC`  
/
O/pAu>  
(TQhO$,  
y4Fuh nb>  
4. 参数：优化球面透镜 ;0 No@G;z  
];VJ54  
"2a&G3}t"  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 v#WD$9QWs  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 C0.bjFT|  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 QXg9ah~  
 透镜材料同样为N-BK7。 *&A/0]w  
H% "R _[+  
U9:w^t[Pp  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 7m+d;x2  
f1}am<  
#k*P/I~  
%tC3@S  
5. 结果：优化的球面透镜 i!k5P".o^  
/ig'p53jL  
\yNe5  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 1e(QI) ~  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 ^geC
?m  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 sn6:\X<[  
0z1UF{{  
$b=4_UroS  
8R;A5o,  
6. 参数：非球面透镜 7B| #*IZe  
pg:1AAhT[  
~+r"%KnG  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 1p|}=R  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 |wYOO(!  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ]pi
8%.d  
X5`#da  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 rs?"pGz;  
1y)|m63&  
2&Hn%q)  
1P1"x
T  
SC6cFyp2  
7. 结果：非球面透镜 a$K.Or}  
aO'lk  
Pm*N!:u  
 生成期望的高帽光束形状。 ; M%n=+[O  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ds9L4zfO  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ]J aV +b'O  
vsU1Lzna6@  
43p0k&;-7  
yu>DVD  
sVjM^y24  
8. 总结 4LfD{-_uW  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ',<Bo{  
^A"TY  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 o;D[F  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 l0%qj(4`6&  
i& ,Wg8#R  
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。 a?]"|tQ'  
hQT  p&  
扩展阅读 ?%Pd:~4D  
qbwX*E~;  
扩展阅读 wh~g{(Xvq  
 开始视频 OE4hGxG  
-     光路图介绍 ;[ag|YU$Y  
 该应用示例相关文件： v
|r=}`k=  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ;Uxr+,x~  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 r?l7_aBv3