[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) 7hlzuZob+y  
应用示例简述 D4jZh+_|
S  
1. 系统细节 !ZS5}/ZU  
 光源 s:xt4<  
— 高斯激光束 Owz>g4l r  
 组件 Z6fR2A~Q[  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 8}aS
SL]  
— 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 @yNCWa~N  
 探测器 q|_Cj]{  
— 视觉感知的仿真 :Qu.CvYF  
— 高帽，转换效率，信噪比 a|-B#S  
 建模/设计 S
oHw9FtS  
— 场追迹： 3ih:t'N-  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 Wgm{ ]9Q  
%Vb~}sT:  
2. 系统说明 E?h'OR@_ L  
awgS5We|  
G&q@B`I  
uCjbb  
3. 建模&设计结果 ^f] 9^U{  
\iH\N/  
不同真实傅里叶透镜的结果： PmA_cP7~  
u}-)ywX  
2,rjy|R`  
`svOPB4C'  
4. 总结 0Wb3M"#9<  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 mW)C=X%  
_SrkR7  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 u vyvy  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 &4m;9<8\  
& &:ZY4`  
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。 \ccCrDz  
T^@P.zX  
应用示例详细内容 -+n?Q;  
D26A%[^O  
系统参数 VrKFpFd  
\4|osZ0y  
1. 该应用实例的内容 YH3[Jvzf4  
m88[(l  
4Y{&y6  
a;v;%rs  
i%otvDn1  
2. 仿真任务 |#5_VEG  
pW5PF)([  
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。 eR!K8W  
98%6Z8AS6U  
3. 参数：准直输入光源 -O6\!Wo=-  
*oru;=D@8  
tVHQ$jJY%  
@l?2",  
4. 参数：SLM透射函数 ,QHn} 3fW  
+\66; 7]s  
oI9-jW  
5. 由理想系统到实际系统 &\Yd)#B/  
x=3+@'  
^ =RSoR  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 nEh^{6  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 :s
nn-e0l  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 g&L $5  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 "yPKdwP  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 1#jvr_ ga  
TmdRB8N  
M5l*D'GE]  
vA#?\j2  
N0
&#fXO  
应用示例详细内容 )q'~<QxI\  
;aUI3n%  
仿真&结果 UdX aC= Q  
;/ao3Q  
1. VirtualLab中SLM的仿真 Xj;5i Vq  
$:<G=  
 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)。 0= -D  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。
q pFzK  
 为优化计算加入一个旋转平面 -O>*` O>M  
}NETiJ"6  
eE[/#5tK  
Y^CbpG&-vC  
2. 参数：双凸球面透镜 My\  
t+BLO<  
91bJ7%  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 da53XEF&  
 由于对称形状，前后焦距一致。 4r>buEU  
 参数是对应波长532nm。 9{5 c}bX  
 透镜材料N-BK7。 7`6JK  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 c}g:vh  
sYY=MD  
[8C6%n{W  
[E
V}P&U  
S~4HFNe^&  
m1lfC  
3. 结果：双凸球面透镜 -Fs^^={Q  
]qk/V:H:  
L8j#l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。 wq"AWyu  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 =m=utd8  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 >SZ9,K4Gs  
Q.[^5 8  
6'N!)b^-  
Q{Lsr,  
5-pz/%,  
4. 参数：优化球面透镜 O[fg
n;@|  
DeTZl+qm1E  
U%na^Wu  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 84*Fal~Som  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 Epm
=&6zf  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 v`$9;9  
 透镜材料同样为N-BK7。 #/9(^6f:  
(FAd'$lhX}  
 <XxFR  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 >AW=N  
4GRm
o"S  
mckrR$>  
S,,3h0$X  
5. 结果：优化的球面透镜
<P3r}|K  
N{G+|Wm
Q  
YA>du=6y\  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 0|:Ic
,  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 oa?
e
K  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 _k@{> ?(a  
W+~ w  
^9UF Pij"  
41TB  
6. 参数：非球面透镜 {P#&e>)v{  
,&HZvU&  
?WX&,ew~  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 SJ-g2aAT  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 u-h3xj  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ?fEX&t,'  
~Rcd  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 <8At=U  
p\8
cl/~  
_rqOzE)  
7 v<$l  
[lA[wCw  
7. 结果：非球面透镜 6mBX{-Z[  
BifA&o%  
?Y'S /  
 生成期望的高帽光束形状。 z[S,hD\w  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 S~F:%@,*  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 W&4`eB/4}  
g}3c r.  
vmOXB#7W  
*<U&DOYV:  
asW1GZO  
8. 总结 KW&&AuPb}  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 $YSD%/c  
$#@4i4TN-  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 =tH+e7it  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 vO{ijHKE  
}]zmp/;a  
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。 _'H<zZo  
6EK+]0  
扩展阅读 H]=3^g64  
0 $e;#}  
扩展阅读 <'~8mV1  
 开始视频 n/@/yJ<EFi  
-     光路图介绍 W'XMC"  
 该应用示例相关文件： \MtiLaI"  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 54J<ZXCs  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 d0 V>;Q