[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) UH/\  
应用示例简述 WWHoi{q  
1. 系统细节 _8UDT^?8,  
 光源 qVwIo.g!  
— 高斯激光束 .
$)  
 组件 9.B KI/  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 #d2.\X}A"3  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 L"Olwwmk  
 探测器 CooQ>f  
— 视觉感知的仿真 JQHvz9Yg  
— 高帽，转换效率，信噪比 2n"V}p>8i#  
 建模/设计 j*TYoH1  
— 场追迹： ptxbDzOz  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 i3'9
>"`  
;&-k#PE]/H  
2. 系统说明 1 \6D '/G  
1gN=-AC  
&t:Gx<]  
6-B|Y3)B  
3. 建模&设计结果 :\7X}n
*&  
vJOw]cwq  
不同真实傅里叶透镜的结果： b-Q>({=i  
p hzKm9  
p\aaJ  
/?F/9hL  
4. 总结 vbe
|hO""  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 3c6b6  
0eu$ W  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 zz4N5["  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 K\6u9BYG  
^)*-Bo)I  
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。 7f!YoW;1  
TOXfWEU3>  
应用示例详细内容 y^v6AM
 
8=uu8-l8g  
系统参数 6){]1h"  
?FF4zI~  
1. 该应用实例的内容
]B3=lc"  
YhE+W  
ww $  
`q*M4,  
(w/T-*  
2. 仿真任务 "~7>\>UFh  
eMY<uqdw  
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。 K<ft2anY5  
4\u1TYR  
3. 参数：准直输入光源 /-+xQn]  
:hFIl0$,"3  
}Nm#q@o$P  
4DOH`6#an  
4. 参数：SLM透射函数 DiwxXqY  
KZ ;k)O.Ov  
_ff`y  
5. 由理想系统到实际系统 4;]hK!AXS  
';jYO
Ve  
%9N7Ln|%  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 Za3]d+qm  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 `e|0g"oP  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 GyIT{M}KV  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 CpeU5 o@  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 kG@@ot" n  
b TM{l.Aq3  
X#TQ_T"  
Xr$J9*Jk-  
pU%n]]qF  
应用示例详细内容 .C(eh   
J|kR5'?x  
仿真&结果 o(LFh[  
]?+p5;{y4  
1. VirtualLab中SLM的仿真 L>W'LNXCv  
Q$1bWUS&  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 M&@b><B  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 t2I5hSf  
 为优化计算加入一个旋转平面 4C-jlm)V  
?Exv|e  
8I8 F/47x  
m4&h>9. 8  
2. 参数：双凸球面透镜 f]|ysf  
q[`]D7W "  
m~P CB_ifW  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 o-{[|/)Tk  
 由于对称形状，前后焦距一致。 *`\Pr  
 参数是对应波长532nm。 G!W[8UG  
 透镜材料N-BK7。 y8L D7<1u  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 L,`Lggq-  
gp^5#  
k*E\B@W>  
8U>B~9:JO  
5rRN-  
X4AyX.p  
3. 结果：双凸球面透镜 !*m5F8Qm?A  
{7;8#.S72  
R)z4n  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 RHq/JD-  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 2FF4W54I  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ~\.w^*$#Y  
8x8uo  
v:o({Y 1Aq  
,TPISs  
W?aI|U1  
4. 参数：优化球面透镜 wS+^K  
/X(t1+  
C>$E%=h+_  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 ll6wpV0m  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 wsN?[=l{s  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 Bck7\  
 透镜材料同样为N-BK7。 #u"k~La  
6morum  
_
$f9]bab  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 =p?WBZT|:  
SWQ5fcPu  
%D8ZO0J7H  
< hO /jB  
5. 结果：优化的球面透镜 n;U`m$vL%  
Y$Y_fjd_  
!+4cqO  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 @t`Xq1  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 Ucm :S-  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 a{J,~2>  
^Au _U  
J-) XQDD  
Tp?y8r  
6. 参数：非球面透镜 )h|gwERj  
\ZhfgE8{%  
YoLx>8  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 U
IAj]  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ~J8pnTY  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ?(m jx  
+|@rD/I6  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 *U$!I?  
*gF<m9&  
~L_hZso4  
'd
&0Js$^  
6,LubZFD  
7. 结果：非球面透镜 YJ/zU52JK~  
T4 N~(Fi)  
T?1Du"d8  
 生成期望的高帽光束形状。 0zCw>wBPW  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ?wF'<kEH  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 0}FOV`n  
V$icWu  
xIGfM>uq  
f{i8w!O"~  
;w-qHha  
8. 总结 Kryo}  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 xD /9F18  
Ppt2A6W  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 <ggtjw S  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 )r z+'|,  
wwoweztER  
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。 npyAJp  
A@D2
+fS  
扩展阅读 E)-r+ <l  
#E+gXan  
扩展阅读 %#Z/2<_  
 开始视频 RQB]/D\BO  
-     光路图介绍 ww{_c]My  
 该应用示例相关文件： l?DJJ|>O  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 7Irau_  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 sv(f;ib