[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) {x
e$  
应用示例简述 E(A7DXzbR  
1. 系统细节 O^v^GG=e;C  
 光源 @O#4duM4Qz  
— 高斯激光束 2Q`@lTUv  
 组件 1\:puC\)  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ;hi+.ng_  
— 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 :SilQm*Pl  
 探测器 _Z'j%/-4@D  
— 视觉感知的仿真 7q*L-Xe]k  
— 高帽，转换效率，信噪比 mHjds77e  
 建模/设计 S~fQ8t70  
— 场追迹： @EH:4~  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 Kl<qp7o0  
s0"S;{_#  
2. 系统说明 u1a5Vtel  
9E^IEwq'  
#W,BUN}  
#95.KkF  
3. 建模&设计结果 E\Hhi.-  
]Ln2|$R  
不同真实傅里叶透镜的结果： :IDD(<^9  
ucQ2/B#'4l  
8MgoAX,p  
U2z1HIs  
4. 总结 \D(6
t!Ox  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Uj&2'>MJ$  
Z-;<R$  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 /v"u4Ipj  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 =vLeOX  
'"LrGvkZ  
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。 dABmK;  
So?SBh1C  
应用示例详细内容 X=)Ue  
wvsKnYKX  
系统参数 mh;<lW\K/Z  
8X`iMFa.P  
1. 该应用实例的内容 hXdc5 ?i?  
Iih~W&  
@'`!2[2'?  
}N^.4HOS8  
>oi`%V  
2. 仿真任务 =zBcfFii`w  
8<ZxE(v  
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。 An cmSi  
[mphiH/  
3. 参数：准直输入光源 6KPM4#61o  
nPh5(&E  
 pMM,ox"  
rtf\{u9 }g  
4. 参数：SLM透射函数
n[ip'*2L  
2='gC|&s6  
3Z#k9c_b  
5. 由理想系统到实际系统 )$K )`uqb  
DJ;il)^  
@~%R%Vu  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 aOHf#!/"sb  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 'PRsZ`x.  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 (@*[^@ipV  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 >2l1t}"\  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 }eh<F^  
=#]^H c  
O@r%G0Jge  
x!GHUz*:uz  
W1S7%6y_1  
应用示例详细内容 .&dW?HS  
k4jZu?\C]  
仿真&结果 '<_nL8A^  
S~L$sqt  
1. VirtualLab中SLM的仿真 [:<CgU9C  
=TKu2  
 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)。 `>&V_^y+  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 S0().2#  
 为优化计算加入一个旋转平面 ek!x:G$'  
y<(q<V#0!S  
_7r<RZ  
Ik2yIf5d  
2. 参数：双凸球面透镜 Z18T<e  
vw VeHjR  
Vm}OrFA  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 \'Oi0qo>  
 由于对称形状，前后焦距一致。 pEgQ) 9\  
 参数是对应波长532nm。 21'I-j  
 透镜材料N-BK7。 L+,p#w  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 BM5+;h !  
|O3wAxc3W  
!J`>;&  
:YaEMQJ^  
&R+/Ie#0dz  
dbM~41C6  
3. 结果：双凸球面透镜 J'c]':U  
AjBwj5K  
B1)gudP`  
 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。 kt?G\H!}  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 q5C(/@)^  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 FG/".dU  
^o&3+s}M  
&?N1-?BjM  
KMC]<  
| a001_Wv  
4. 参数：优化球面透镜 YaiogA  
]DVZeI03@  
'J\nvNm  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 {8+FxmH  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 dqF]kP,VG  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 +KV?W+g)`  
 透镜材料同样为N-BK7。 ;e,_F/@`  
EB R,j_  
)!SA]>-  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 y4sKe:@2  
|@'/F#T  
J>_|hg=  
yOR]r+8  
5. 结果：优化的球面透镜 sa8JN.B  
$ 9bIUJ  
"#zSk=52z
 
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 ToMvP B);  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 sG-$d\ 1d  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 <Y%km[Mh  
9N1Uv,OtB  
+/xmxh$ $  
5cahbx1"  
6. 参数：非球面透镜 "^M/iv(  
]q!,onJ  
xvo""R/g8  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 \S#Mc  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 yM* CA,(c  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 `)5,!QPQ7u  
2gP^+.
 
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 z~Zu>Q1u[  
9*fA:*T  
wJ.?u]f@  
\Af25Mcf:  
+yC]f b  
7. 结果：非球面透镜 %[3?vX  
/G[2   
`D *U@iJ  
 生成期望的高帽光束形状。 R<\5q%@G  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 }ACWSkWK  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 GJTKqr|1O  
+]?/c>M  
zNTcy1Sthk  
87&BF)]  
Mw{0A\6  
8. 总结 pI>yO~Ve  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 {T;A50  
Cn\5Vyrl  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Cu2eMUGt  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ~HW8mly'  
F7o#KN*.]  
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。 5a8[0&hA 2  
lI,lR  
扩展阅读 +=_^4  
^)i5.o\  
扩展阅读 K!AW8FnHkZ  
 开始视频 +-%&,>R  
-     光路图介绍 *:r6E  
 该应用示例相关文件： FJI%+$]  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 tr[(,kX  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 QmHj=s:x\