[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) }M
W7,F
 
应用示例简述 O{P@fv%~(o  
1. 系统细节 M{!Y   
 光源 )R~l@QBN  
— 高斯激光束 |+-D@22y  
 组件 9V]{q  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 -}
_X'h&"  
— 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 "xr=:[n[  
 探测器
\Uz7ar#,  
— 视觉感知的仿真 sN"JVJXi  
— 高帽，转换效率，信噪比 PM(M c]6  
 建模/设计 -a^%9 U  
— 场追迹： }KEL{VUX  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 G@.TE7a2Z  
\ytF@"7  
2. 系统说明 KR49Y>s<  
\w6A-daD0  
cN{(XmX5n  
84X/=l-c=  
3. 建模&设计结果 e-@.+f2CC  
)qbjX{GZ7  
不同真实傅里叶透镜的结果： VuU{7:  
o+}>E31a  
sYMgi D  
GC#s;X  
4. 总结 }{oZdO  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 `]T#uP<u  
],?$&  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 _NwB7@ e  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 [B2g{8{!  
REK(^1 h  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 &/\Q6$a  
Kw/7X[|'G  
应用示例详细内容 oh?@[U  
btG+Ak+K*  
系统参数  K}OY!|  
X~o6Xkg  
1. 该应用实例的内容 N4L#$\M  
Y8s.Q  
-wdd'G  
$sfDtnRy  
&{
gD(QG  
2. 仿真任务 >Q-"-X1  
(X{o =co,  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 wf,B/[,d  
?as1^~  
3. 参数：准直输入光源 i(9 5=t(  
Y}n$s/O:u8  
Q7{/ T0  
V
Kw33  
4. 参数：SLM透射函数 5Z<y
||=  
9&O7F}VP2  
wG-lR,glb  
5. 由理想系统到实际系统 p~evPTHnrX  
Y9w^F_relL  
UG,<\k&  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 $xK*TJ(k  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 Lk>GEi|  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 r9vO(m~  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 {;2Gl$\r  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 >u0B ~9_E  
H[e=^JuD  
Ia%S=xU{=  
p*Q *}V  
nX>HR
dC  
应用示例详细内容 p_:bt7 B  
Yp@i{$IUW  
仿真&结果 I%b}qC"5M  
MRb6O
!$`C  
1. VirtualLab中SLM的仿真 Fu$JI8  
4COo~d  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 \pwg8p[4Q  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 qHf8z;lc  
 为优化计算加入一个旋转平面 C_rA'Hy  
Js0hlWu  
%h^ f?.(:  
)Zbrg~-@  
2. 参数：双凸球面透镜 s+@`Z*B5  
JIh:IR(ta  
?rSm6V  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 L >HyBB  
 由于对称形状，前后焦距一致。 7@u:F?c  
 参数是对应波长532nm。 lG/h[  
 透镜材料N-BK7。 4RDdfY\%u  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 .% {4B,d$  
(d?sFwOt\  
CS\T@)@t  
c-".VF  
T8US` MZ  
-8%[7Z]  
3. 结果：双凸球面透镜 Qs #7<NQ  
EpdSsfDP  
C/{%f,rU  
 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。 LmjzH@3  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ;Svs|]d  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 %7[Z/U=  
s+7#Tdh
A  
!W48sZr1&  
.{-C*  
d>k"#|  
4. 参数：优化球面透镜 tO8<N'TD  
n*nsFvt%o  
VqBb=1r%o7  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 >u/ T`$  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 N799@:.  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。  M_ii  
 透镜材料同样为N-BK7。 '\4 
@  
_I A{I  
])D39  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 $`'Xb  
v
q;_x  
M.h8Kr!.  
'@3Kq\/  
5. 结果：优化的球面透镜 ;Q8LA",5d  
*-lw2M9V  
%D $+Z(  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 /j(3 ~%]o4  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 p0bMgP  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 5rPK7Jh`B  
{6Qd,CX
 
JV_V2L1Ut  
 b
MDj+i  
6. 参数：非球面透镜 :o=a@Rqx  
H
COE'24I  
H;k-@J  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 2|:xb9#  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 V0/O T~gS8  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ]s<}'&  
A{,ZfX;SPO  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ZgH(,g,TU  
Hy| X>Z  
4!)=!sL;  
\
95O  
EI!e0V1!  
7. 结果：非球面透镜 } Rs@  
jc-$l  
b@?pofZ`k  
 生成期望的高帽光束形状。 d^W1;0  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 o{I]c#W  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 H%^j yGS  
`S+B-I0  
lVR a{._m  
gK+/wTQ%  
'%\FT-{  
8. 总结 w</qUOx  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 *p=a-s5-  
lJ$j[Y  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 *CS2ndp  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 REc+@;B  
lk`,s  
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。 LktH*ePO  
s?pd&_kOv3  
扩展阅读 `%
nj$-W:  
lOJ3_8  
扩展阅读 SdM@7%UK  
 开始视频 =}^J6+TVL  
-     光路图介绍 J_ y+.p- 5  
 该应用示例相关文件： q[Ed6FM$~  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 5*P+c(=  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 =>en<#[\: