[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) Ovhd%qV;Y  
应用示例简述 F,.dC&B
 
1. 系统细节 @ L=dcO{r  
 光源 ll^#I/  
— 高斯激光束 c$fYK  
 组件 xX:N-  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 |y%M";MI  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 #,5v#|u|7  
 探测器 }od5kK;  
— 视觉感知的仿真 FhFP M)[  
— 高帽，转换效率，信噪比 DGJt$o=&@  
 建模/设计 hMNC]  
— 场追迹： %+bw2;a6  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 6>d0i S@R  
S)\Yc=~h  
2. 系统说明 45(n!"u65  
(Do](C  
ls,;ozU  
z#u<]] 5  
3. 建模&设计结果 3*C|"|lJ  
[B1h0IR  
不同真实傅里叶透镜的结果： Q~-MB]'  
mzbMX <  
rYfN  
#\T5r*W  
4. 总结 zf.&E3Sn  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 YcdT/
  
:$f9
(f&  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 8r\;8all  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 y3Q2d7G  
B(ZK\]  
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。 cKe{ ]a  
grZ?F~P8  
应用示例详细内容 >0AVs6&;v  
Z[%vO?,  
系统参数 !WgVk7aP`  
+'ADN!(B_  
1. 该应用实例的内容 x*a^msY%  
 )k6O  
%<yH6h*u  
4iC=+YUn  
TO]7%aB  
2. 仿真任务 l}&&f8n  
*Hed^[sO  
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。 E,gpi  
@q++eGm\Q  
3. 参数：准直输入光源 RA ER\9i  
p;P cD  
ykBq
?Vr  
BWev(SF{Ny  
4. 参数：SLM透射函数 k3VRa|Y")  
z$b'y;k  
+et)!2N  
5. 由理想系统到实际系统 iT,Ya-9"  
4&}dA^F  
e;r?g67  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 )D8V;g(7F  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 $(N+E,XB  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 `S:LuU8e  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。  .H7xG'$  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 %O02xr=  

jlb=]hp8%  
N}X7g0>hV  
t<H@c9{;*  
5$<Ozkj(  
应用示例详细内容 !Jk|ha~r  
^#p+#_*V  
仿真&结果 |N+uEiJ  
-XMWN$Ah  
1. VirtualLab中SLM的仿真 ?7cT$/4  
TBu[3X%  
 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)。 nv}z%.rRUj  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 [l:}#5\]4  
 为优化计算加入一个旋转平面 2y#[uSqB  
mj|TWDcj+  
g>;u} +lO  
]v|n'D-?  
2. 参数：双凸球面透镜 z z2'h>  
f;cY&GC  
pGT?=/=*  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ~F^7L5d}C  
 由于对称形状，前后焦距一致。 "S^""5  
 参数是对应波长532nm。 6sz:rv}  
 透镜材料N-BK7。 OTV$8{  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 bO6LBSZx]  
/A"UV\H`f  
L)-1( e<x  
&eY&6I  
atYe$Db  
;)ji3M  
3. 结果：双凸球面透镜 %}1v-z  
?r/)s()ALf  
]^BgSC  
 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。 a~Nh6 x  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 tEjT$`6hp  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 x)OJ?
l  
:~4M9  
LY1dEZ-)A  
R~!md  
b5t:">wC  
4. 参数：优化球面透镜 ZJ'Tb<fP  
\+VQoB/  
&p_V<\(%  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 29kR7[k  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 T
[+~-D @  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 TM<;Nj[*n  
 透镜材料同样为N-BK7。 |Wz`#<t  
Q@5v> `  
ZxU3)`O  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 6 TSC7jO  
5rlZ'>I.  
b|E1>TkY  
2{I+H'w8:  
5. 结果：优化的球面透镜 .g52p+Z#  
cd:VFjT  
Vk?US&1q}  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 o7 1f<&1  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 $i;_yTht  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 ,Uu#41ZOKL  
bXRSKp[$  
SPo}!&p$~  
7kq6VS;p  
6. 参数：非球面透镜 SJ).L.Cm6  
a n,$Z,G#K  
^;mnP=`l[  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 *7G5\[gI$  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 8c5%~}kG  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 %W,V~kb  
W $EAo+V  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 UMj8<Lq)j  
DxJY{e9  
#1<Jwt+  
NK$BF(HBi  
SeIL   
7. 结果：非球面透镜 A_}6J,*u  
t>%+[7?6  
qJYEsI2M  
 生成期望的高帽光束形状。 5%;=(Oig  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 |7@@~|A  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ;noZmPa  
KxUO=v<u  
x{I, gu|+  
I.hy"y2&  
4M*!'sG\  
8. 总结 I6RF;m:Jw  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 WdJJt2'  
)A=&3Ui)ab  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 KAR **Mp+  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 =sh
3&8  
gN5;Uk  
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。 B> V)6\  
dz=pL$C  
扩展阅读 mWX{I2  
$i"IOp  
扩展阅读 #v}pn2g%>  
 开始视频 z\+Ug9Of  
-     光路图介绍 7O
\Qxc\  
 该应用示例相关文件： ">x"BP  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 W:V.
\  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 Bf8[(oc~