[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) J))U YJO  
应用示例简述 gy`WBg(7x  
1. 系统细节 h-<Qj,L{W  
 光源 / q| o  
— 高斯激光束 8w$q
4fg0  
 组件 J#DN2y<  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 &J\<"3  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 4KX\'K  
 探测器 (zX75QSKV  
— 视觉感知的仿真 %M*2j%6  
— 高帽，转换效率，信噪比 b%QcB[k[WB  
 建模/设计 Ya&\b 6  
— 场追迹： @~QI3)=s  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 *.6m,QqJ(  
+-!2nk`"a  
2. 系统说明 `F$lO2#k  
]]NTvr  
!%'"l{R  
P~*'/!@  
3. 建模&设计结果 e-Zul.m  
[X 9zrGHt  
不同真实傅里叶透镜的结果： FN/siw(?3  
\ZtKaEXnx  
J(:y-U  
U1W8f|u  
4. 总结 Bm5\*Xd1(  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ^GS\(egt  
 u]OY
u  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 %i.Prckrb  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 aHdQi,=z  
Qd/x{a8  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 X4<Y5?&0  
,1B`Ve  
应用示例详细内容 NM"5.   
nT%ko7~-  
系统参数 Kk).KgR  
"r~/E|Da<  
1. 该应用实例的内容 8+ ]'2{  
^ib =fLu  
Z7NR%u_|[  
_3IRj=Cs  
"Hk7s+%  
2. 仿真任务 :=*V i`  
3RF`F i  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 {DapXx  
g2?yT ?  
3. 参数：准直输入光源 k;Fxr%  
#;=sJ[m4  
~RH)iI  
(^"2"[?a  
4. 参数：SLM透射函数 c^<~Y$i  
=!G{+&j  
0g;)je2_2?  
5. 由理想系统到实际系统 ?r{hrAx  
s!S_Bt):3  
?AH B\S  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 %=Y=]g2  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 z8XWp[K  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 .Q^V,[on1T  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 <kk!nsI  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 TT no  
mGa:~x  
+i#s |kKs\  
I
1#MS4;$^  
R9(Yi<CC  
应用示例详细内容 qi ">AQpp  
PuhvJHT  
仿真&结果 ]57yorc`  
*^w}SE(  
1. VirtualLab中SLM的仿真 vOLa.%X]h  
kZ PL$\/A  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 sm
;kg=  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 &KY!a0s  
 为优化计算加入一个旋转平面 ?\)h2oi!F5  
1:r#m- \  
M~n./
wyC  
gm%cAme  
2. 参数：双凸球面透镜 %P{3c~?DH  
M ziOpraj  
t 4VeXp6  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 7<Qmpcp =  
 由于对称形状，前后焦距一致。 $}'(%\7"  
 参数是对应波长532nm。 !iq|sXs  
 透镜材料N-BK7。 V/:
2xT  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 nW} s  
$$uMu{?0i  
2[;~@n1P  
<s7cCpUFP  
oh@Ha?  
!Qf*d;wxn(  
3. 结果：双凸球面透镜 =6+99<G|%M  
pp@B]We  
y=.bn!u}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。 u:f.;?  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 $7ix(WL<%  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 }'faf{W  
3m9b  
^}{x).  
V#5$J Xp  
qGX#(,E9;  
4. 参数：优化球面透镜 ZzjCS2U  
4 R(m$!E!  
|2%|=  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 q3#+G:nh  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 &r~s3S{pQ  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 RKE"}|i+S  
 透镜材料同样为N-BK7。 x(xi%?G  
X:I2wJDs\  
PEm2w#X%L  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 3!osQ1  
~%C F3?e6  
_Gf-s51s  
p:K%-
^  
5. 结果：优化的球面透镜 y4LUC;[n  
1_#;+S  
q5L^>"  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 f$6N  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 aidQ,(PDj  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 i;U*Y *f  
$B_%MfI  
ajtH1Z#  
9cUa@;*1  
6. 参数：非球面透镜 |Tc4a4jS  
'"\'<>Be  
6_])(F3+w.  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 E5@=LS  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 CoNaGb  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 '?mF,Co{  
F]PsS(  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 6%ofS8[  
^/#G,MxNy  
ooUVVp  
T'vI@i9  
}8#Ed;%K  
7. 结果：非球面透镜 L!zdrCM  
l>b'b e9  
%),u0:go  
 生成期望的高帽光束形状。 Vub6wb<G[  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 9\<q=p~  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 Z#-N$%^F  
cS7\,/4S  
X,_K )f  
=CRptk6tS  
3MFTP5~  
8. 总结 =g!Pw]  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ThgJ '  
N+B!AK0.  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 |[Fb&x  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 S-88m
/"]s  
Qd kus214  
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。 -5+Yz9pv[  
>MN"87U6  
扩展阅读 xh$yXP0/  
2=n`z)R  
扩展阅读 7=^}{  
 开始视频 B I)@n:p  
-     光路图介绍 CYgokS\=,  
 该应用示例相关文件： rFpYlMct  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 (w)%2vZ^  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 a;Y:UwD9*