[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) 1&2
X*$]y  
应用示例简述 I 7 B$X=  
1. 系统细节 lk(.zYaaN  
 光源 P/?'ea  
— 高斯激光束 5&V
p(A[m[  
 组件 aK+jpi4?  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 0x1#^dII  
— 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 QA"mWw-Ds  
 探测器 =jEh#  
— 视觉感知的仿真 ibj3
i7G?  
— 高帽，转换效率，信噪比 7#pu(:T$  
 建模/设计 lO+6|oF0  
— 场追迹： /9wmc2  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 FG@ ')N!g  
,z@"pI b  
2. 系统说明 wR@"]Wk
R=  
"tX=^4
 
I}hY @  
_VM()n;  
3. 建模&设计结果 bd& /B&a  
L0QF(:F5  
不同真实傅里叶透镜的结果： G9qN1q~  
yKb+bm&5:'  
W3~xjS"h  
;D>*Pzj  
4. 总结 Tj3xK%K_r3  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 G\4*6iw:  
^6kE tTO*  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 qh)10*FB  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 L5{DWm~@  
ZOIx+%/Vd#  
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。
sCrOdJ6|  
$!q(-+(  
应用示例详细内容 GFX$vn-/F  
\.l8]LH  
系统参数 Hsl0|jy(/  
eY'< UO  
1. 该应用实例的内容 HA#9y;\  
dd6m/3uUW  
E/5/5'gBJO  
BSd\Sg4  
[19QpK WM  
2. 仿真任务 uJ@C-/BD!M  
*kM^l!<g  
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。 +5xVgIk#  
xk\n F0z  
3. 参数：准直输入光源 Xub<U>e;b  
*74VrAo  
24b?6^8~k  
appWq}db  
4. 参数：SLM透射函数
M:/)|fk  
57~/QEdy  
-qNun3  
5. 由理想系统到实际系统 ,B8u?{O  
Gw@]w;
ed  
tmVGJ+gz  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 }T1.~E  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 Y)*:'&~2e  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 FzM<0FJRX  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 2,
R5mL$  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 ww#]i&6  
S( Vssi|y  
{1Hs5bg@  
gT0N\oU"  
QFX/
x  
应用示例详细内容  U rL|r.  
u!@(u!Qz  
仿真&结果 5SQqE@g%  
3z~d
7J  
1. VirtualLab中SLM的仿真 UY~N4IR8  
yO*HJpc
 
 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)。 'J1
!P:tJ  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 @0[#XA_>  
 为优化计算加入一个旋转平面 /]>8V'e\  
J2avt  
5!jU i9  
Mo4k6@ht_  
2. 参数：双凸球面透镜 >HL$=J_K?  
=tQ^t4_  
+.pri  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ;&OVV+y  
 由于对称形状，前后焦距一致。 Dhze2q)o  
 参数是对应波长532nm。 PHU$<>  
 透镜材料N-BK7。 ,9YgznQ  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 z;Yo76P  
O]VHX![Y$  
{({Rb
$  
o8c5~fG1  
}O+`X) 9  
G:4'
')T  
3. 结果：双凸球面透镜 9YEE.=]T  
yBkcYHT  
\m%Z;xKG  
 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。 'izv[{!n{  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 1Rd2Xb  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 Qr9@e Q1Pp  
FXG,DJ:  
U>0~/o  
8k9Yoht  
$i;m9_16  
4. 参数：优化球面透镜 f~P~%  
!$pnE:K  
=HHtLW.|,  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 8/"R&yAh  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 #I}w$j i  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 W'{o`O=GGr  
 透镜材料同样为N-BK7。 +. tcEbFL  
9][A1+"  
zXaA5rZO  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ,{Ga7rH*   
RXw }Tb/D8  
#&,~5  
7RCVqc
"  
5. 结果：优化的球面透镜 {xu~Dx  
(q}{;  
zT+ "Z(oz,  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 s)~Wcp'+M:  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 @d_9NOmNT  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 -GODM128 ^  
BT|n+Y[  
yW@YW_2;4  
3eN(Sw@p  
6. 参数：非球面透镜 EYR%u'&7'  
1k!$#1d<  
Q`!<2i;  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 siz:YRur  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 }e-D&U  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 Nn{/_QG  
DbrK,'b%  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003
[B@R(z=H  
|\T!,~  
R47tg&k6[  
d~;U-  
eCwR }m?_  
7. 结果：非球面透镜 U.c~l,5%"  
$g '4'  
RU+F~K<  
 生成期望的高帽光束形状。 C *]XQ1F4  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 `teaE7^Wm  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 suE#'0K  
* TByAa{  
u&<NBxY  
=~q Xzq  
>o5eyi  
8. 总结 &uXu$)IZ  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 , %A2wV  
b5?k)s2  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 5@EX,$h  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 #C+7~ns'  
b|u,[jEB  
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。 zTg&W7oz  
(d#W3  
扩展阅读 /vAA]
n8  
T1M>N  
扩展阅读 # 66vkf*  
 开始视频 7l3
Dxw/N  
-     光路图介绍 T
;#:Y  
 该应用示例相关文件： lB(P+yY,/'  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 !Q{~f;L  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 0pA>w8mh