[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) ]lC%HlID  
应用示例简述 H.ZIRt!RB  
1. 系统细节 7'IIB1v.\  
 光源
.gJ2P?  
— 高斯激光束 3s%?)z  
 组件 ""-wM~^D  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 0VNLhM(LM  
— 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 dTg`z,^F  
 探测器 [ \_o_W  
— 视觉感知的仿真 {U
=J>#@G  
— 高帽，转换效率，信噪比 %l7[eZ{Y  
 建模/设计 DC8#b`j  
— 场追迹： 8zx]/>  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 cT'Bp)a  
^j\LB23  
2. 系统说明 ^>IP"kF  
AY/.vyS  
e"04jd/  
]rlZP1".  
3. 建模&设计结果 /w?e(v<  
{zb'Z Yz  
不同真实傅里叶透镜的结果： _RIU,uJs  
XKjrS 9:  
+Ryj82;59z  
fUjo',<s  
4. 总结 #kC~qux^  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 rwq   
;_cTrjMv\  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 8Rj5~+5  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 bB_LL  
Z 8rD9 k$6  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 _KH91$iW8m  
"h+Z[h6T  
应用示例详细内容 Wu][A\3D1  
64/ZfXD  
系统参数 M/<ypJ  
JH.XZM&  
1. 该应用实例的内容 uuY^Q;^I*  
kd'b_D[$H  
W;OGdAa_  
b9j}QK  
]Fy'M  
2. 仿真任务 xvTtA61Vp  
mo| D  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 T~]~'+<Pi  
6F(z6_<  
3. 参数：准直输入光源 t=P+m  
O\=Z;}<N  
2b$>1O&2  
Orq/38:4G  
4. 参数：SLM透射函数 JQM_9
6\  
.Pm5nS  
ZG=]b%  
5. 由理想系统到实际系统 %L.S~dN6  
Ub3$`  
[PIMG2"G  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 xv]z>4@z,  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 "^4*,41U  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 %p}vX9U')  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 o-8{C0>:  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 wiN0|h>,  
;dzy5o3  
\tgY2:  
)g:5}+  
JT 7WZc)  
应用示例详细内容 ? $B4'wc5  
iWt%Boyi  
仿真&结果 _`?0w#>0  
ko}& X=  
1. VirtualLab中SLM的仿真 Z 8w\[AF{$  
q2%cLbI F  
 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)。 5HbHJ.|r  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 V>Jr4z  
 为优化计算加入一个旋转平面 IUOf/mM5  
2*g2UP  
dy6zrgxygP  
Q`bXsH  
2. 参数：双凸球面透镜 IOFXkpKR  
MXSD8]
je  
|<{SSA  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 UuIjtqW  
 由于对称形状，前后焦距一致。 4u5j 7`O  
 参数是对应波长532nm。 (XOz_K6c%K  
 透镜材料N-BK7。 <J^5l0)q  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 
g]f<k2  
Ft>B% -;  
]>~.U~  
"
==c  
f,ro1Nke  
1:eWZ]B5"  
3. 结果：双凸球面透镜 Z.${WZW  
 m}yu4  
le5@WG/x  
 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。 $j- Fm:ZIA  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 x;
[)#>.'  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 T.#_v#oM  
?,VpZ%Df2  
_&=`vv'  
]{tWfv|Xg8  
bm;iX*~  
4. 参数：优化球面透镜 O+-+=W  
<);j5)/  
4b}p[9k  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 Ls2O
nL9  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 u/W{JPlL  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 z_(l]Ern}  
 透镜材料同样为N-BK7。 C 9%bD  
TD\TVK3P  
i<S
\x  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 m !:F/?B  
9?Bh8%$  
UW":&`i  
(B` NnL$  
5. 结果：优化的球面透镜 NL
.3qx  
_U}|Le@ e  
:/6:&7s  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 6%EpF;T`  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 Q8HNST($?  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 )-+tN>Bb  
 '0f!o&?g  
-~.+3rcZ]  
=)y$&Ydj  
6. 参数：非球面透镜 ;R >>,&g  
]>)}xfL &,  
.NdsKhg b  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 {X,-T&  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 CV|Ae [  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 i.9}bw 9u@  
TFbc@rfB  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 o<b  
q|YnNk>1  
!o'a]8  
'!X`X=  
1q'_J?Xmd  
7. 结果：非球面透镜 eI2041z  
*)r_Y|vg  
r(]Gd`]  
 生成期望的高帽光束形状。 \.P'
8As  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 !@gjIYq
_Y  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 f[zKA{R  
F
\+9u$=  
937<:zo:  
jhG6,;1zMI  
t":^:i'M  
8. 总结 \(Dm\7Q.  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 3Mh_&%
!O  
}`whg8 fZ  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 k;umLyz  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Uwiy@T Z  
%Y`)ZKh  
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。 ,vi6<C\  
:@~3wD[y  
扩展阅读 @6jKjI  
mznE Cy  
扩展阅读 9MRe?  
 开始视频 /\jRr7 Cd  
-     光路图介绍 =a
T8=ihP  
 该应用示例相关文件： How:_ Hj  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 1iY?t  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 i/N68