[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) 8O| w(z  
应用示例简述 044Q>Qz,  
1. 系统细节 ^O
rO&w|  
 光源 9yYNX;C  
— 高斯激光束 !IC@^kkh{  
 组件 KSve_CBOh  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 1deK}5'  
— 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 iit 5IV  
 探测器
XYze*8xUb  
— 视觉感知的仿真 R q .2  
— 高帽，转换效率，信噪比 9|l6.$Me/  
 建模/设计 kIJ=]wU|v  
— 场追迹： <~hx ~"c  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 Mt*eC)~Yx  
x }.&?m  
2. 系统说明 *]>~lO1  
(gEz<}Av.  
@g]>D  
Ij?Qs{V  
3. 建模&设计结果 1B`JvNtd  
\F9HsR6  
不同真实傅里叶透镜的结果： ;%mdSaf  
jL*s(Yq  
rI'kZ0&  
wpf  
4. 总结 }_fVv{D   
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 FPkig`(3  
Z|BOuB^  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 V>"NVRY  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 yHnN7&  
F>U*
Wy  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 @N6KZn|R  
:MILOwF  
应用示例详细内容 K_}81|=  
iUk#0 I  
系统参数 B&sa|'0U  
R_duPaWc@  
1. 该应用实例的内容 k8w:8*y'.  
q)!G5j3  
)AXa.y  
,A9{x\1!  
t]6 4=  
2. 仿真任务 S~\u]j^%y  
eo<=Q|nI&  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 /jN&VpDG  
mU;\,96#  
3. 参数：准直输入光源 Bw4PxJs-  
,%]xT>kH  
Z`yW2ON$'  
;|.IUXEgcF  
4. 参数：SLM透射函数 | (: PX  
[p96H)8YU  
=%0r_#F%=  
5. 由理想系统到实际系统 Ombvp;  
p2j=73$  
TN.&FDqC9  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ^w~Utx4  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 qdwjg8fo4Z  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 $jN,]N~  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 PHqIfH[  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 JDm7iJxc_  
' 4Kf  
xmwH~UWp  
htHnQ4Q  
+"D*0gYD  
应用示例详细内容 0BQ<a  
ym6gj#2m  
仿真&结果 wIK
&EGQ  
(Q6}N'T  
1. VirtualLab中SLM的仿真 vY(xH>Fd  
XkuZ2(  
 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)。 -\~D6OA  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 gfU!sYZ  
 为优化计算加入一个旋转平面 P*6&0\af|  
\bumB<w(]  

~ H $q  
Pt8 U0)i)  
2. 参数：双凸球面透镜 7VKTI:5y  
hFr?84sAd  
roE*8:Y  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 e"6!0Py#*  
 由于对称形状，前后焦距一致。 &#qy:  
 参数是对应波长532nm。 wEJ?Y8  
 透镜材料N-BK7。 I:,D:00+  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 (f?&zQ!+  
Dv[ 35[Yh  
MYF6tZ*  
yXL]uh#b  
tS&rR0<OW  
Vq1ve;(8s  
3. 结果：双凸球面透镜 e$y VV#  
gTwxmp.,  
,MdK "Qa>  
 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。 ^PI8Bvs>j  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 l]v>PIh~N  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 _T[m YY  
ay,E!G&H  
({#M*=&"  
J,j!  
I:G4i}mA  
4. 参数：优化球面透镜 "=9kX`(1y  
3erGTa[|q  
b{wj4  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 p@+r&Mg%W"  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ds"q1  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 BV01&.<|  
 透镜材料同样为N-BK7。 M;K%=l$NG  
GV T[)jS  
smN|r  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 qg#|1J6e  
27-GfC=7*  
o7;#B)jWS  
O$,MdhyXC  
5. 结果：优化的球面透镜 9k[>(LC  
PhOtSml0  
q2C._{ 0'  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 a@&P\"k  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 d~U}IMj  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 k2cC:5Xf3  
$D)Ajd;  
vMB`TpZ  
`gFE/i18  
6. 参数：非球面透镜 EFNi# D8s  
V O= o)H\  
mE}@}@(  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 d`+@ _)ea  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ^*=.Vuqy  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 n6Qsug$z  
%}=:gF  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 s35`{PR  
')mR87  
^E^Cj;od@  
H<`<5M8  
vz-O2B
_u  
7. 结果：非球面透镜 )IH|S5mG?  
d1rIU6  
:]hNw1e  
 生成期望的高帽光束形状。 y:R!E *.L'  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 QwSYjR:K  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 }[>X}"_e  
{5, ]7=]  
}; ;Thfd  
yxx'g+D*  
TC+
L\7   
8. 总结 2aR<xcSg  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 e 1$<,.>  
t/57LjV  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 (:P-ef$]C  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ^L@2%}6b`  
|r%NMw #y  
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。 v{[:7]b_=  
4Lb!Au|Y  
扩展阅读 Jb (CH4|7  
>3MzsAH\  
扩展阅读 %qYiE!%&  
 开始视频 5u89?-UD  
-     光路图介绍 !
\6<kQg#  
 该应用示例相关文件： miTySY6^  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 c&GVIrJ  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 1z5Oi u