[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) <6Q^o[L  
应用示例简述 zx#Gm=H4  
1. 系统细节 *;A ;)'  
 光源 Y|tHU'x  
— 高斯激光束 Olzw)Wj
G  
 组件 F.vRs|fk  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 w.m8SvS&b  
— 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 0z=KnQx"4  
 探测器 aT0~C.vT  
— 视觉感知的仿真 _pdKcE\X  
— 高帽，转换效率，信噪比 @ m`C%7<  
 建模/设计 L.;b(bFe  
— 场追迹： Myc-lCE  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 h#0n2o#  
SAm%$vz%M  
2. 系统说明 Y'/6T]a  
c9/w{
}F  
E1QJ^]MG.  
O nXo0PV/(  
3. 建模&设计结果 s$fM,l:!  
R_EU|a
  
不同真实傅里叶透镜的结果： H!;N0",]N  
8qe[x\,"8  
?1=.scmgDG  
y [Vd*8  
4. 总结 h"[B zX
  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 S m(*<H  
f`qy~M&  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 S1=P-Ao  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 *BKD5EwS  
S#ryEgc]  
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。 dgVGP_~  
~ 5}t;  
应用示例详细内容 <#0i*PM_  
}IygU 6{G  
系统参数 'o&d!  
\;7U:Y$v  
1. 该应用实例的内容 *f+s  
^wy  
yi8vD~aA[  
g9C;JmU  
c]pz&  
2. 仿真任务 9B~&d(Bm  
2$JZ(qnN  
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。 67EGkW?hbt  
[Qs`@u<%  
3. 参数：准直输入光源 G2`YZ\  
h3F559bw/<  
8~!E.u9w  
`}Y)l:G*g  
4. 参数：SLM透射函数 a8xvK;`  
x}2nn)fdZ  
*(x.egOR
d  
5. 由理想系统到实际系统 SGKAx<U  
Oti;wf G7o  
P#TPI*qw  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ~ZafTCa;  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 jI,[(Z>  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 ,!> ~izB  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 E$%v);u  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 L;:|bVH  
th{J;a  
7nPg2K&  
1ZFKLI`V  
hP:>!KJ  
应用示例详细内容 /3)\^Pof  
D:k< , {  
仿真&结果 6vNW)1{nn  
>FE8CH!W&  
1. VirtualLab中SLM的仿真 -#I]/7^  
vapC5,W"2-  
 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)。 wXQu%F3  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。
NFVu~t  
 为优化计算加入一个旋转平面 g:uVl;>  
q&=z^Ln!G  
X&[Zk5DU*  

TqJ @l  
2. 参数：双凸球面透镜 &_3#W.w~Z  
Nd(3q]{  
<^nS%hXEr  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 sd4eG  
 由于对称形状，前后焦距一致。 \(LD<-a  
 参数是对应波长532nm。 SB%D%Zx6'%  
 透镜材料N-BK7。 +aOevkY]  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 6EC',=)6R  
0$Tb5+H5  
W$]qo|2P  
u'? +JUd1  
W9l](Ow  
F
W[|Zq;}  
3. 结果：双凸球面透镜 i7)J|(N2.  
Q>L(=j2t  
x((u  
 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。 8}yrsF#  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 IS"[<  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 $j,$O>V  
(PE.v1T  
<e! TF@  
nql1I<I  
:PV3J0pB~  
4. 参数：优化球面透镜 xjBY6Ylz  
tRPIvq/  
5ppr;QaB  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 UD14q~ (1Z  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 b7hICO-w  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 -e$ T}3IV  
 透镜材料同样为N-BK7。 yVVyWte,  
!>'A2V~F  
@=G[mc\  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 O!>#q4&]  
!hJ!ck]M  
PkFG0  
AxEdQRGk  
5. 结果：优化的球面透镜 &@xm< A\S  
w3i74C&0  
&W3srJo  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 fhn$~8[_A  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 4,@jSr|I3i  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 5222"yn"c  
;^JM
X4
[  
S*n5d>;  
|;:Kn*0/]  
6. 参数：非球面透镜 DI(XB6  
Vk`Uz1*  
J:)ml  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 }@.@k6`n  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 W)Mz1v #s  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 +9]t]Vrw  
Mi NEf  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Mq\?J{E  
\0Xq&CG=E  
63'%+  
rR^o  
HoX={^aG%  
7. 结果：非球面透镜 !r6Yq,3  
XFWE^*e=B  
'k}w|gNB  
 生成期望的高帽光束形状。 ltrti.&  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 H`k YDp  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 V:t{mu5j  
e34g=]"  
'Hj([N  
1fV)tvU$  
Z6M qcAJ3j  
8. 总结 )l(DtU!E  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 9*~";{O.Oa  
jZ"j_=o@  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 jT]R"U/Q  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 DGTE#?'(  
,+Ocb-*  
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。 @K S.H  
vo:h"ti  
扩展阅读 W@zxGH$z>  
~Hd*Xl  
扩展阅读 w87$p821  
 开始视频 .i )n1  
-     光路图介绍 ZmkH55Cn  
 该应用示例相关文件： ,jW a&7  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 Piw i  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 a6A~,68/V