[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) 1au1DvH  
应用示例简述 }=Yvs)  
1. 系统细节 ]c,ttS_  
 光源 .]`LR@qf  
— 高斯激光束 C*kGB(H7  
 组件 Iy8>9m'5  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 Rk8>Ak(/  
— 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 26|2r  
 探测器 Wi_5.=  
— 视觉感知的仿真 Y3G$(+i8  
— 高帽，转换效率，信噪比 w[@>k@=  
 建模/设计 :JW!$?s8H  
— 场追迹： n@[&SgZq  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ,
w%cX{  
4;@|tC|u  
2. 系统说明 86!"b  
CHp`4  
K:&FWl.  
-.=q6N4  
3. 建模&设计结果 Z3E957}  
!\wdX7%
 
不同真实傅里叶透镜的结果： Dpp3]en.  
a=bP   
J+IQvOn_|  
"X~ayn'@w,  
4. 总结 .RocENO0  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 EMME?OW$  
sr%tEKba)  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 +-~hl  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 d
j,7lJy  
5^lroC-(x  
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。 9B&QY 2v  
e _\]Q-  
应用示例详细内容 X^mvsY  
(CKx s I@  
系统参数 /HR9(j6  
1(6B|w5+  
1. 该应用实例的内容 ??tyz4$;  
"4N%I  
/rp.H'hC  
uJVu:E.
#1  
w5uOi}T\  
2. 仿真任务 $P#Cf&R  
No8~~  
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。 6FPGQ0q  
V*P3C5l  
3. 参数：准直输入光源 9An_zrJ%i  
WS6pm6@A*!  
qGG  
*xB9~:  
4. 参数：SLM透射函数 MK"PCE5^i6  
P~nI6/r1  
@7xb/&N  
5. 由理想系统到实际系统 NQS@i'W=g  
`c@KlL*!Q  
])paU8u  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 Hm2}xnY  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 Rz% Px:M  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 !Irmc*;QE  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 g0t$1cUR  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 5Gm,lNQAv  
pjr,X+6o  
UEmNT9V  
pnin;;D*  
SpbOvY=>  
应用示例详细内容 cQDn_Sjhi  
t6p}LNm(V  
仿真&结果 U1(<1eTyu  
(9q61zA  
1. VirtualLab中SLM的仿真 -DDH)VO  
{'dpRq{c|  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 NyU~8?bp  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 /zZ$<mVG  
 为优化计算加入一个旋转平面 CpHF3o`Z6  
\M^L'Mkj  
B6r~4=w_  
S N_!o2F2  
2. 参数：双凸球面透镜 ]F5?>du@~
 
e|Iylv[3  
=KJ
K'1m9  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 UlQZw*ce  
 由于对称形状，前后焦距一致。 *=i|E7Irg  
 参数是对应波长532nm。 !fF1tW  
 透镜材料N-BK7。 [B3qZ"  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 |,CWk|G  
:NJb<%$  
Gy0zh|me  
vwQY_J8  
A2 r1%}{  
|0YDCMq(  
3. 结果：双凸球面透镜 J =o,: 3"  
g/ONr,l`-  
n1K"VjZk  
 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。 X8l[B{|
 
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 W 0^.Dx  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 n[4F\I>  
-;=0dfC(  
@dE|UZ=(  
%RA8M- d  
MB|+F  
4. 参数：优化球面透镜 j|3p.Cy
 
fis**f0  
xZAc~~9tD  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 JmB7tRM8  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 JSX-iHhW  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 HFYN(nz}[  
 透镜材料同样为N-BK7。 CuRYtY@9  
<+D(GH};  
hX4&B  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 @8X)hpHf  
HSHY0  
ZrJAfd\5c  
dr3
#?%  
5. 结果：优化的球面透镜 6jjmrc[#}X  
x5\C MWW  
IB#L5yN r  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 %rVC3}  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 )s^D}I(  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 ("UcjB^62  
[pi!+k  
\{  
-'btKz*9  
6. 参数：非球面透镜 8Wx>,$k  
!mhV$2&r  
9[}L=n  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 BL1$~0  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 *gMo(-tN  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 !-1UJqO  
5X>b(`  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 V'(yrz!  
rvjPm5[t  
K?0f)@\nx  
L+y}hb r
 
3u+A/  
7. 结果：非球面透镜 %>^CD_[eO  
csP 5R3  
vd`;(4i#X  
 生成期望的高帽光束形状。 ${\iHg[vZ  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 :tclYX  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 @-y.Y}k#$~  
KSsv~!3
Yf  
4DaLt&1  
>jxo,xz  
}gw \w?/  
8. 总结 V'TBt=!=]  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 +\~.cP7[  
T:$a x  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 l1*qDzb  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ]6)^+(zU  
j} ^?3<
 
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。 %Wy$m?gD  
 hUy"XXpr  
扩展阅读 jG8W|\8  
)/VhkSXbG!  
扩展阅读 Pi|WOE2  
 开始视频 +[386  
-     光路图介绍 k=D_9_  
 该应用示例相关文件： M*ZR+pq,  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 F*""n  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 t){})nZ/4