[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) nbYkr*: "t  
应用示例简述 0|X!Uw-Q%_  
1. 系统细节 x
q93>Hs  
 光源 /p') u3  
— 高斯激光束 &/lJ7=Nq  
 组件 +j5u[X  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ?r@euZ&  
— 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;w_B%9  
 探测器 8|[\Tp:;  
— 视觉感知的仿真 F2yM2Ldx  
— 高帽，转换效率，信噪比 YgaJ*%\  
 建模/设计 N$ZThZqqv  
— 场追迹： ?,r bD1  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 lh*m(  
RVfRGc^lK  
2. 系统说明 z]>aWH}$  
fiTMS:  
>p!d(J?  
HSx~Fs^J  
3. 建模&设计结果 @M4~,O6-  
;?;D(%L  
不同真实傅里叶透镜的结果： uMF\3
T(x4  
~%^af"_  
_u}v(!PI  
@.kv",[{[  
4. 总结 pooi8" G  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 0c1}?$f[?%  
kETA3(h'
 
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 \E.t=XBn  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 (~pcP
GUG  
\{da|n-  
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。 f7X#cs)a  
BmrP]3W?  
应用示例详细内容 0[D5]mcv  
lf|e8kU\f  
系统参数 ^g[\.Q  
lGPC)Hu{`  
1. 该应用实例的内容 U=XaI%ZM)  
#`a-b<uz  
h. i&[RnX  
`ea$`2  
3HbHl?-UNU  
2. 仿真任务 Yx&cnDx  
(
uOW5,e7  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 v\-"NHl  
vyV n5s  
3. 参数：准直输入光源 g)$Pvfc  
mkBQX  
Z;S*fS-_  
:G^`LyOM  
4. 参数：SLM透射函数 Hh;w\)/%j  
W~k!qy `  
1`O`!plD+  
5. 由理想系统到实际系统 X3L9j(  
uc Z(D|a   
/F;*[JZIb  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ?xQlX%&`6  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 d@At-Z~M  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 $%r|V*5  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 zp4ru\  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 P+}qaup  
2+=|!+f  
#C+Gk4"
w  
GJO/']k  
6j"(/X|Ex5  
应用示例详细内容 V"$t>pAG  
MP}H 5  
仿真&结果 sxThz7#i)  
.yTk/x?  
1. VirtualLab中SLM的仿真 Od&M^;BQ  
mApn(&  
 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)。 2zFdKs,  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ]nX.zE|F  
 为优化计算加入一个旋转平面 jLQjv  
"rX=G=  
3]N}k|lb%  
h*MR5qa  
2. 参数：双凸球面透镜 (X>y)V  
uTl:u  
9Biw!%a  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ~|uCZ.;o  
 由于对称形状，前后焦距一致。 c4-&I"z  
 参数是对应波长532nm。 J~_p2TZJ\3  
 透镜材料N-BK7。 pK'WJ 72U  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ,6M-xSDs  
s`#hk^{  
+W;B8^imG  
SAH\'v0  
"~V}MPt  
/t>o -  
3. 结果：双凸球面透镜 \Flq8S/t^  
rM?D7a{q  
h5f>'l
z  
 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。 @\"*Z&]8z0  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ^1~/FU  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 4|2$b:t  
Q}=RG//0*  
~HYP:6f  
Q?"[zX1  
|iwTzlt*#  
4. 参数：优化球面透镜 ~zm/n,Epb  
25ayYO%PTc  
-:~`g*3#  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 8m1zL[.8g  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 &R5M&IwL  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 dt \O7Rjw8  
 透镜材料同样为N-BK7。 vlPE8U=  
$U8ap4EXM  
9~; Ju^b  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 pbzbh&Y  
aJ}sYf^  
K[kmfXKu  
+.N;h-
'  
5. 结果：优化的球面透镜 W@ Z=1y  
IL\mFjZ'  
SRD&Uf0M  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 XBY"7}  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 yBe/UFp+  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 =#V11j  
O#EBR<CuK  
d#d~t[=  
]rNfr-  
6. 参数：非球面透镜 gK<-*v  
p!a%*LfND  
P\AH9#
XL  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 +>3c+h,%.  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 X<QE]RZ  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 r{TNPa6!  
_@p|A  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 0K2[E^.WN  
7
wqwDE  
Q&#:M>!|  
(s3%1OC[  
}dHiW:J>  
7. 结果：非球面透镜 -Q@d  
kC k-  
>'jM8=o*Ax  
 生成期望的高帽光束形状。 m2! 7M%]GC  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 .UYpPuAkn  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 yTn@p(J  
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/=PN1=A  
UZ!hk*PF  
-,;Ep'  
{ &'TA  
8. 总结 :mrGB3x{  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 $G_<YVXcG  
sy?>e*-{  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。
X^W> "q  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 5ZcnZlOOQ  
Za6oYM_z  
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!t@A  
Ueeay^zN  
扩展阅读 #~+#72+x7  
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d{i'9?  
扩展阅读 nAg(lNOWN  
 开始视频 f UIs(}US  
-     光路图介绍 f3N:MH-c  
 该应用示例相关文件： zEB1Br,  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 nX~MoWH1  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 :#/bA&