[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) -"u}lCz>  
应用示例简述 [ik D4p=  
1. 系统细节 &+6XdhX  
 光源 [J\5DctX;c  
— 高斯激光束 W=}l=o!G.  
 组件 znhe]&Fw  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 [Ua4{3#  
— 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 5 g99t$p9  
 探测器 7oA$aJQ  
— 视觉感知的仿真 ?H eC+=/Z  
— 高帽，转换效率，信噪比 |TF,Aj  
 建模/设计 )`F?{Sg  
— 场追迹： r!V#@Md  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 l@Ma{*s6=5  
[%;LZZgl  
2. 系统说明 R"e~0WO  
_o~<f)E[9  
\.myLkm  
!vfjo[v  
3. 建模&设计结果 v3[Z]+ ]  
0z&3jWWY@  
不同真实傅里叶透镜的结果： dr^pzM!N  
| ctGxS9  
d~C YZ  
#<0%_Ca  
4. 总结 . l RW  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 6g8{;6x  
zCL/^^#  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ()JM161  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 C>$5<bx  
'[I_Iu#,  
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。 P[n`X  
LT!B]y  
应用示例详细内容 wblEx/FqE^  
w4:S>6X  
系统参数 d{hbgUSj  
5g&.P\c{  
1. 该应用实例的内容 s6OnHX\it7  
Mr<2I  
~ 61?nu  
x8.7])?w  
`"
H!=`  
2. 仿真任务 Y4){{bEp  
}+#-\a2  
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。 $Eg|Qc-1  
'Z+w\0}@  
3. 参数：准直输入光源 ,IA0n79  
P
H9MB
 
R3d>|`) +  
{CR~G2Z  
4. 参数：SLM透射函数 ?}m/Q"!1  
AW&HWc~A  
2uZ <q?=  
5. 由理想系统到实际系统 T.<eriv  
C&bw1`XJf  
h/5n+*x(  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 yTz@q>6s-  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 "BK'<j^q  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 SWD v\Vr  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 VmF?8Vi4  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 T_\HU*\  
zKe&*tZ  
'j !!h4  
(Z=ziopDE  
C<r7d[  
应用示例详细内容 Z%D*2wm4  
49bzHEqZ  
仿真&结果 8*6vX!Z|  
>J[g)$,  
1. VirtualLab中SLM的仿真 R/waWz\D  
?xGxr|+a  
 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)。 w8wF;:>  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ~&
CaC  
 为优化计算加入一个旋转平面 _J}ce  
}el.qZ  
00Tm0rY  
:J@q Xa  
2. 参数：双凸球面透镜 @4B+<,i   
CCDoiTu!4  
HLg/=VF7?  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。  LS,/EGJ  
 由于对称形状，前后焦距一致。 >^Klq`"?g=  
 参数是对应波长532nm。 VjtI1I  
 透镜材料N-BK7。 lJi'%bOi  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 $7a| 9s0  
xQ>c.}J/i  
%RL\t5TV  
6i(V+  
fa=#S  
3%/]y=rA  
3. 结果：双凸球面透镜 xgrk>Fb|R  
ZD6rD(l9  
},2-\-1  
 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。 TYw0#ZXo  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 $lOx 6rL  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 @/lLLGrZ"  
/R^HRzTO  
7ks09Cy  
@CP"AYB #  
7I/Sfmqy"O  
4. 参数：优化球面透镜 SIKy8?Fn  
n!|K#  
>Gk<[0U  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。  @zEEX9U  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 @es}bKP  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 XLwbA4ORq  
 透镜材料同样为N-BK7。 g:q+.6va"  
*ys@'Ai?  
z:^Kr"=n  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 HW|c -\t
S  
yv9~  
]}<.Y[!S  
ibl^A=  
5. 结果：优化的球面透镜 -WB?hmx  
=w?-R\  
NS#qein~i  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 iv?'&IU
fK  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 .bB_f7TH.  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 S6$S%$  
,cWO Ak  
82~UI'f \  
8d-; ;V  
6. 参数：非球面透镜 -3qB,KT  
nR6~oB{-  
0(Vbji  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 i`gsT[JQRX  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 \u2K?wC  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 3Ym5SrKK  
E(4ti]'4  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 W:3u$LTf*f  
+N5G4t#.  
[])M2_  
'<!/\Jz9l  
j23OgbI  
7. 结果：非球面透镜 gu/eC  
pCb@4nb  
J@"Pv~R  
 生成期望的高帽光束形状。 $&qB,>5=X  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 j+*VP  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 V(L~t=k$  
8!TbJVR  
H+F?)VX}oA  
MEI]N0L3  
*-ZD-B*?  
8. 总结 itm;,Sbg  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 LOX[h$
 
Bo`fy/x#  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 nOkX:5  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 x-nwo:OA  
Al3Hu-Hf;`  
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。 7_S+/2}U*  
9K#.0  
扩展阅读 69cOdIt^D  
eoR@5OA&  
扩展阅读 ({m["d  
 开始视频 7Hf6$2Wh  
-     光路图介绍 |E53 [:p  
 该应用示例相关文件： 0+/L?J3  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 #Jy+:|jJ  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 q .tVNKy%