[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) }|-8-;  
应用示例简述 5y='1s[%  
1. 系统细节 mGwJ>'+d  
 光源 1h162  
— 高斯激光束 _;x`6LM  
 组件 7!o
#pt7  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ~yngH0S$[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 ;eFV}DWW  
 探测器 wko9tdC=U  
— 视觉感知的仿真 !}`[s2ji  
— 高帽，转换效率，信噪比 $rjm MSxi  
 建模/设计 9l[C&0w#\  
— 场追迹： \'w.<)(GI  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 iN Lt4F[i  
V#4oxkm  
2. 系统说明 s)'+,lKw  
BB/c5?V  
I8W9Kzf  
0aGauG[  
3. 建模&设计结果 :1UOT'_  
>_\]c-~<  
不同真实傅里叶透镜的结果： -)"\?+T  
4;jAdWj3  
_+~jZ]o N  
J1r\Cp+h0  
4. 总结 <g&GIFE,  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。
KI\ 9)  
2*-qEUl1  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 D+BflI~9mP  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ]]u_Mdk  
vl`St$$|  
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。 'w;J)_Yc2  
 j)mS3#cH  
应用示例详细内容 bL:+(/:  
g]b%<DJ  
系统参数 wqE
2n  
vX
Spn71Jb  
1. 该应用实例的内容 |f}`uF  
> JTf0/  
{Z$]Rj  
obX2/  
Z 2u
U'T  
2. 仿真任务 +b dnTV6  
} f!wQxb  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 M7gqoJM'Q  
CS xB)-  
3. 参数：准直输入光源 1x0)mt3  
61b<6r0o  
ka8=`cn  
M%eTNsbNm  
4. 参数：SLM透射函数 ?`SBGN;  
]V"B`ip[2  
<U/r U9O  
5. 由理想系统到实际系统 :y!{=[>M(  
@^Kw\s  
- :x6X$=  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 J B  !Q  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 KXo[;Db)k  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 Nm0|U.<  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 m?)F@4]  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 \FIOFbwe  
I]~UOl  
P9#}aw+  
({t6Cbw  
`b5pa`\4  
应用示例详细内容 q[.,i{2R}  
e5sQl1  
仿真&结果 CakB`q(8  
0^MRPE|f5  
1. VirtualLab中SLM的仿真 A6F/w  
lHgmljn5u  
 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)。 _4t  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 KlRIJOS  
 为优化计算加入一个旋转平面 g^2H(}frc  
F)tcQO"G  
,NU
`aG
-  
VSm{]Z!x  
2. 参数：双凸球面透镜 ){i 9,u")  
:LR>U;2  
`HM?Fc58  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 :AC(  \  
 由于对称形状，前后焦距一致。 lLL)S  
 参数是对应波长532nm。 Jpo(O>\P  
 透镜材料N-BK7。 meyO
=>  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 Mg{=(No  
<3bFt[  
zAd%dbU|  
0qo:M3  
RMxFo\TK;  
-IG@v0_w  
3. 结果：双凸球面透镜 +@yTcz  
e:WKb9nT  
&B ^LaRg  
 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。 a"X9cU[  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 V0F&a~Q  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 USyOHHPW@  
YZ^;xV  
'WJ3q|o/  
*Ag,/Cm]  
fnU;DS]W  
4. 参数：优化球面透镜 10e~Yc  
Z[zRZ2'i5  
,CQg6-[  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 kG3m1: :  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 =E-V-?N\  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 r1[Jo|4vo  
 透镜材料同样为N-BK7。 6^"Spf]  
J0x)NnWJ  
3g5 n>8-  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 @ M  
[I5}q
&  
8~8VoU&  
#w#:f  
5. 结果：优化的球面透镜 W(,3j{d2i  
J`d;I#R%c  
JWvL  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 }w/6"MJ[n  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 yk&PJ;%O<  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 #hF(`oX}4K  
78/,rp#'_  
]?a i  
k^*S3#"  
6. 参数：非球面透镜 f#b;s<G  
2N[/Cc2Tg/  
tkKiuh?m  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 R&]#@PW^  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 Ipyr+7/zJ  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 3DS&-rN  
g.T:72"  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ^K'@W  
<#F@OU  
?I332,,q  
E8]kd  
;dZuO[4\  
7. 结果：非球面透镜 0;2"X
[e  
4Bz:n  
z6;6 o!ej  
 生成期望的高帽光束形状。 .l$:0a  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 /mCE=  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 'CA{>\F$F+  
#l#8-m8g)  
u+5MrS[  
u@pimRVo  
QSSA)  
8. 总结 6w)a.^yx7  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 q1?}G5a?  
=C 7WQ  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ="J *v>  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 D,P{ ,/  
rc`}QoB)R  
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。 1V:I}~\  
X)b@ia'"Wp  
扩展阅读 z1S p'h$  
x ?24oO  
扩展阅读 )J{.z  
 开始视频 M)1Y7?r]  
-     光路图介绍 F_F02:t  
 该应用示例相关文件： x7ZaI{ 
 
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 Cd2A&RB  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 %8{nuq+c