[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+6L>7t88I  
应用示例简述 rOYYZ)Qw  
1. 系统细节 Zf??/+[  
 光源 &N/dxKZcc  
— 高斯激光束 jc!V|w^  
 组件 H<nA*Zf2@R  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 yP` K [/  
— 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 f4 +P2j  
 探测器 T~XKV`LQ  
— 视觉感知的仿真 `|92!Ej  
— 高帽，转换效率，信噪比 TZg1,Z  
 建模/设计 5D7k[+6  
— 场追迹： i&)([C0z$  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ZifDU@J$t  
;/ |tU o$  
2. 系统说明 tblduiN   
^e\$g2)
.  
Ne3YhCC>  
)@tHS-Jf  
3. 建模&设计结果 Ui1s
]R  
d|W=_7z  
不同真实傅里叶透镜的结果： r1=j$G  
y GmFi  
m' |wlI[lq  
`q |
)_  
4. 总结 fceO|mSz_  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Zrgv*  
N<Ym&
$xR  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 W|sU[dxZ  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 {z;K0  
/Q89y[  
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。 t-}IKrbv  
?Ycl!0m  
应用示例详细内容 S {+Z.P  
f+)LVT8p  
系统参数 $n47DW&  
#2Vq"Zn  
1. 该应用实例的内容 w7q6v>  
zyP/'X_~:  
,S`FxJcE  
~oK0k_{~  
+nB0O/m'U  
2. 仿真任务 23'{{@30  
Gfy9YH~  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 cc1M9kVi  
P{J9#.Zq&s  
3. 参数：准直输入光源 QOPh3+.5  
FGm!|iI  
=@h
Cc  
O69TU[Vn  
4. 参数：SLM透射函数 }!|$;3t+c  
:v$)Z~  
tehWGqx)  
5. 由理想系统到实际系统 XW^Pz(  
t56PzT'M  
^Q+z^zlC  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 *mYGs )|  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 Ul 85-p  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 iO18FfM_  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 /t2H%#v{  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 497l2}0  
,[dvs&-*  
QvOl-Lfc  
S+^hK1jL  
L`9.Gf  
应用示例详细内容 y
4=T0[ V  
Q]RE,ZZ  
仿真&结果 ]n:R#55A  
O9ro{ k  
1. VirtualLab中SLM的仿真 e(&u3 #7Nn  
+Ll29Buyi  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 yWT1CID  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 qa8?bNd'f  
 为优化计算加入一个旋转平面 OI6m>XH?  
3.ShAL  
gnb+i`  
#i.BOQxS  
2. 参数：双凸球面透镜 uI9+@oV  
R'atg 9  
GyFA1%(o  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 Mdp'u$^!  
 由于对称形状，前后焦距一致。 !u4eI0?R?  
 参数是对应波长532nm。 VOg'_#I  
 透镜材料N-BK7。 BXz g33  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 xnw'&E  
{aK
3'-7  
\DD4=XGA  
:RBeq,QaO  
#~w~k+E4  
{CTJX2&  
3. 结果：双凸球面透镜 <1_3`t  
mGF)Ot R  
|}X[Yg=FG  
 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。 Lso%1M  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 I58$N+#  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 SFFJyRCz  
=k1sF3.V'c  
x7jFYC  
:TV`uUE  
I'2I'x\M  
4. 参数：优化球面透镜 #)S&Z><
<  
^.~e  
fy&u[Jd{  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 ztp2j%'  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 6UqDpL7^U  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 A2P.5EN  
 透镜材料同样为N-BK7。 0]nveC$  
ZcTjOy?  
.O&YdUo  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 taO(\FOm  
GE!p  
$uRi/%Q9  
)vuIO(8F#  
5. 结果：优化的球面透镜 hVd_1|/X  
P1Iy>%3  
(rBYE[@,  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 u1.0-Y?  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 q{f (T\  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 d%E*P4Ua  
)6o%6$c  
GsiKL4|mj  
|~rKDc  
6. 参数：非球面透镜 .>1Y-NM  
S{{wcH$n'i  
-"#jRP]#  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 1/?K/gL  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 2j]uB0  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 h$%h w+"4  
QDb8W*&<  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 g{K
 \  
WQBV~.<Yv  
/`y^z"!  
KUHkjA_  
8{6`?qst@  
7. 结果：非球面透镜 eIhfhz?Q;#  
W"A3$/nq^  
_({wJ$aYC  
 生成期望的高帽光束形状。 nD!t*P  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 <$K7f  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 7m:TY>{  
u4 ~.[3E*  
Ies` !W^  
^7=h%{>=  
s;sr(34  
8. 总结 VS_I'SPPIc  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ?H_>?,^  
82o|(pw  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 <vxTfE@>bp  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 \+x#aN\  
3|EAOoWnK  
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。 ? YluX  
,zZ@QW5  
扩展阅读 !lM.1gTTC  
aO bp"  
扩展阅读 8~|v:qk  
 开始视频 FiXqypT_(  
-     光路图介绍 Id8e%)
 
 该应用示例相关文件： cu)B!#<!&  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 )d|s$l$?7  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 =CjWPZShV