[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) Sqb>aj  
应用示例简述 q@[F|EF=  
1. 系统细节 6?<lS.s  
 光源 ov,s]g83  
— 高斯激光束 UhS:tT]7  
 组件 *#Ia8^z=p  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 X5[t6q!  
— 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 Er~KX3vF  
 探测器 H8? Y{H  
— 视觉感知的仿真 0,DrVGa  
— 高帽，转换效率，信噪比 >L4F'#I  
 建模/设计 Y8v[kuo7  
— 场追迹： _!DH/?aU  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 FVrB#Hw~  
# M/n\em"X  
2. 系统说明 *(q?O_3,b  
E\s1p:%  
5yoi;$~}_0  
( s4W&
 
3. 建模&设计结果 @- |G_BZ  
`j)56bR  
不同真实傅里叶透镜的结果： @XzfuuE]  
J.4U;A5  
Nr>UZlU8  
lD[@D9  
4. 总结 r1%{\<  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 zE$HHY2ovi  
,v8e7T  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 H<i!C|AF  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 zM&ro,W  
p$1 'e,G  
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。 @#,/6s7?  
-`\rDPGf  
应用示例详细内容 v(.mM9>  
Bt@?l]Y  
系统参数 6&SNFOX{@  
8HBwcXYoHh  
1. 该应用实例的内容 QH(&Cu,  
Ii[U%  
`&q+ f+z  
z[_Y
,I  
MjC<N[WO>N  
2. 仿真任务 k $^/$N  
Z!|r>  
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。 t>}S@T{~T  
HLV8_~gQPf  
3. 参数：准直输入光源 jH<Sf: Y(  
i:jXh9+  
`Ze$Bd\  
G2I%^.s  
4. 参数：SLM透射函数 ^z)De+,!4  
` wEX;  
|wuTw|  
5. 由理想系统到实际系统 ma*#*4  
h]&  
(!{*@?S  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 |Sjy   
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 aanS^t0  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 ^|Fy!
kp  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 d"-I^|[OM  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 7"'PfP4c  
q6-o!>dLQ  
(VMCVZ  
7SJ=2  
AA,/AKikd  
应用示例详细内容 W>w(|3\  
tP! %(+V  
仿真&结果 cb)7$S  
$nmt&lm  
1. VirtualLab中SLM的仿真 MhHh`WUGh  
sv%E5@  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 @,sjM]  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 u=qK_$d4  
 为优化计算加入一个旋转平面 vJ&D>Vh4e  
`x _(EZ  
I(R%j]LX&  
(,o@/ -o  
2. 参数：双凸球面透镜 JGvhw,g  
d]sqj\Q57  
.gC.T`/m  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 L)U*dY  
 由于对称形状，前后焦距一致。 GP4!t~"1  
 参数是对应波长532nm。 k6(</uRj  
 透镜材料N-BK7。
$<)]~**K  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 T$u
'+* Xx  
dI%jR&.e;  
$-UVN0=  
084Us s  
fNAW4I I}  
%JSRC<,a  
3. 结果：双凸球面透镜 qZ[HILh!  
/Q7q2Ne^*  
e6_8f*o|s  
 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。 4s:M}=]N  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 -V4{tIQY  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 xP>cQELot  
%+Nng<_U\T  
@R`6jS_gK  
Ua|iAD1  
>i  
4. 参数：优化球面透镜 ? Pi|`W   
'/UT0{2;rS  
b1#C,UWK  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 .up[wt gN  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 (Ox&B+\v+v  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 Pi5MFw'v  
 透镜材料同样为N-BK7。 ly34aD/p~,  
.^=I&X/P  
Heh&;c  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 E-Xz  
$#n9C79Z@  
%E@o8  
XYP RMa?  
5. 结果：优化的球面透镜 n6Uh%rO7S|  
3YLfh
`6  
`T+>E0H(f  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 xV+\R/)x  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 k?Hi_;o  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 7Dssr [  
V2?{ebx`  
)?ra
dg  
p2l@6\m\  
6. 参数：非球面透镜 _J\zj  
%fS1gSfh  
.?g=mh79(  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 lU Zj  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 NVkYm+J#  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 FLQke"6i0:  
]aMDx>OE  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 -a_qZ7  
X4:84  
viU}  
t1iz5%`p}  
.
mO8~Z  
7. 结果：非球面透镜 Y9f7~w^s  
}03?eWk/y  
R?lTB3"  
 生成期望的高帽光束形状。 zFFYl7]  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 r,IekFBs  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 MwQtf(_  
&/^p:I  
oq|o"n)~  
4Yok,<  
GNmP_N  
8. 总结 rusM]Z  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 -,/6 Wn'j  
R6 ej  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ts[8;<YD  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 tOnOzD  
{-7ovH?  
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。 T7ShE-X  
_+)
OL-  
扩展阅读 d=+zOF  
 7Tr '<(A  
扩展阅读 6w3[PNd  
 开始视频 ={o4lFe3v(  
-     光路图介绍 =HMCNl  
 该应用示例相关文件： lws.;abm%n  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 7?k3jDK  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 V3*@n*"N;