[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) (5\d[||9g  
应用示例简述 3j
Q$72_  
1. 系统细节 enO=-#  
 光源 t3kh]2t  
— 高斯激光束 L&F\"q9q71  
 组件 kKTED1MW&W  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 Sr-^f
aL  
— 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 >!WBlS
y  
 探测器 \~m%4kzG8J  
— 视觉感知的仿真 o3`gx  
— 高帽，转换效率，信噪比 w[7HY@[  
 建模/设计 !N2 n@bo  
— 场追迹： I2!&="7@  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 e2H'uMy;&  
Kh_>Vm/  
2. 系统说明 bqLYF[#T  
JL+[1=uE1L  
^.aEKr  
C'#)bX{  
3. 建模&设计结果 /VOST^z!  
iY`7\/H!L  
不同真实傅里叶透镜的结果： "VhrsVT  
:1Yd;%>92  
;R>42 qYF  
st^N QL  
4. 总结 #hiDZ>nr  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 e(5Px!B  
d3hTz@JY  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 P<oD*C  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 )HiTYV)]'  
-|UX}t*  
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。 |Szr=[  
3).c[F^l  
应用示例详细内容 UmMYe4LQR  
)Syf5I  
系统参数 Wam?(!{mOf  
iV$75Atk  
1. 该应用实例的内容 \^Q)`Lqp:g  
Fd=`9N9  
>LZ)<-Mk  
3^Q U4  
<OFqUp*l  
2. 仿真任务 m|
?J^_  
Or~6t}f  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 lAt1Mq}?P  
MPw7!G(qj  
3. 参数：准直输入光源 2n,
73$s  
$6+P&"8  
i2c<q0u  
sX?7`n1U  
4. 参数：SLM透射函数 vWga>IGM  
Oc3%pb;  
8x
z7S  
5. 由理想系统到实际系统 + {dIs
 
tXuxTVhoT  
Oc=PJf%D#  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 '%7]xp  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ]@g$<&  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 ZX}"  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 X+BSneu  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 "C|l3X'  
smS0Rk  
1F8EL)9  
s&hP^tKT  

{iteC  
应用示例详细内容 YCdxU1V  
sM_e_e  
仿真&结果 t9l7 % +y  
''YjeX  
1. VirtualLab中SLM的仿真 )SLs  [  
)o,0aGo>Of  
 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)。 +5
\\wGo<  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 >C66X?0cd  
 为优化计算加入一个旋转平面 eF\C?4  
w#b2iE+Bw  

6S&YL  
Ji=iq=S7  
2. 参数：双凸球面透镜 qa?y lR"kA  
QyQ8M1
m  
oa7Hx<Y  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 1
r4/McB  
 由于对称形状，前后焦距一致。 %j; cXN  
 参数是对应波长532nm。 znRhQ+8;!  
 透镜材料N-BK7。 xUoY|$fI  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 c^k. <EA  
_J!mhUA  
.9QQ]fLs  
b>EUa> h  
EC/R|\d?Un  
Uc2#so$9  
3. 结果：双凸球面透镜 ';F][x5j  
tsD^8~ t|h  
|SleSgS<#  
 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。 n5/Q)*e0'#  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 *
@^0xz{\z  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 E]Q)pZ{Jb  
}IL@j A
 
* vD<6qf  
aoS1Yt'@  
G.T1rUh=  
4. 参数：优化球面透镜 .EwK>ro4  
7a net  
?CDq^)T[  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 }XU- JAn  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ks$G6WC  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 5c8x: e@  
 透镜材料同样为N-BK7。 l<?wB|1'  
" cg>g/  
cO9Aw!  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 7(Kc9sJC%%  
WTx;,TNG  
":ycyN@g  
EK_^#b  
5. 结果：优化的球面透镜 J;dFmZOk  
#4>
F%_  
dGe  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 ;U&VPIX$  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 X*Zv,Wm  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 75f.^4/%  
AP%h!b5v  
clNP9
{  
?|\Lm3%J  
6. 参数：非球面透镜 om6R/K  
e<K=Q$U.  
R0[Gfq9M=  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 &3V4~L1aEg  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 +8M{y D9#  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ojri~erJE?  
0ZN/-2c A#  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Y|F);XXIl  
H'2 =yhtVh  
b%(0AL  
||f4f3R'  
$.Ni'U  
7. 结果：非球面透镜 O9Aooe4W=  
x& S>Mr  
n^K]R}S  
 生成期望的高帽光束形状。 i{2KMa{K  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 3-'|hb  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 xlAaIo)T  
5> UgBA  
#~b9H05D  
)
=[Tgh  
 ~$B,K]  
8. 总结 y06
2/$*$  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 C;` fOCz^  
H UjmJu6f{  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 bHCd|4e,2  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 W3b\LnUa  
2r,fF<WQ  
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。 N@g+51ye  
})B)-8  
扩展阅读 Hi Yx(hY  
&N EzKf  
扩展阅读 k
cle|B  
 开始视频 #!2gxm;g  
-     光路图介绍 (&S v$L@  
 该应用示例相关文件： kQ +   
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 =GF+hM/~  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 -?uwlpm#