[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) MLD>"W  
应用示例简述 w]Ko/;;^2  
1. 系统细节 fByh";<`P  
 光源 BUA6(  
— 高斯激光束 Rp`_Grcd  
 组件 JfP\
7  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 Z(k\J|&9C  
— 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 c<h!Q
nJ  
 探测器 L^ #<HQ  
— 视觉感知的仿真 51ajE2+X&  
— 高帽，转换效率，信噪比 HLoQ}oK|K  
 建模/设计 ?y*+^E0  
— 场追迹： ss0'GfP  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 x#j\"$dla  
nc\C4g  
2. 系统说明 0nD=|W\@{  
bhqq  
w^dueP7J  
)_c=mT  
3. 建模&设计结果 Oa\`;  
6mF{ImbRbS  
不同真实傅里叶透镜的结果： Id.Z[owC`Y  
l@tyg7CwY  
]Ic?:lKN  
^L8Wn6s'  
4. 总结 x'@32gv  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 inPdV9  
Bd[L6J)  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 4g6ksdFQ  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ,na=~.0R:  
e\A(#l@g  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 N7~)qqb  
2i7i\?<.  
应用示例详细内容 <nb3~z1  
hLyTUt~\L  
系统参数 M)`HK .  
aucZJjH  
1. 该应用实例的内容 2-$bh  
W<rTq0~$?  
&'huS?gA9  
`s>UU- 9  
SvX=isu!.  
2. 仿真任务 &
$b\=  
7ZV~op2Q  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 p- "Z'$A`  
q?imE~&U  
3. 参数：准直输入光源 {y
wXz|TP  
GJIWG&C03  
m1hW<  
_}I(U?Q-C  
4. 参数：SLM透射函数 V\@jC\-5Vt  
9@#h}E1$  
FpdDIa  
5. 由理想系统到实际系统 e$Xq  
CYPazOfj  
f=:3!k,S  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ySwYV  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 6WE&((r^  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 VG<Hw{ c3r  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 tjZ\h=  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 HDF!`  
;m@1Ec@*p  
fJ)N:q`  
F-BJe]  
Q;$ 9qOF  
应用示例详细内容 Z0[)u_<  
^w:OS5%R  
仿真&结果 uFwU-LCe  
yaH Trh%  
1. VirtualLab中SLM的仿真 .7 (DxN  
"t[M'[ `C  
 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)。 6X@mPj[/  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 DR k]{^C~  
 为优化计算加入一个旋转平面 uQGz;F x  
Q'Jv}'eK_  
le7 `uz!%  
 20I4r  
2. 参数：双凸球面透镜 lpl8h4d  
(;;J,*NP  
^ckj3Y#;  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 e#>tM  
 由于对称形状，前后焦距一致。 ,M\j%3
 
 参数是对应波长532nm。 T)WZ_bR  
 透镜材料N-BK7。 S5i+vUI8C  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 s1X]RXX&j  
I2TD.wuIW  
1&"-*)  
kWB, ;7  
"'['(e+7  
#F_'}?09%  
3. 结果：双凸球面透镜 9<xTu>7J  
M[ x_#m|  
F\>oxttS1
 
 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。 `kv1@aQPL  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 [NYj.#,oR  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 QJx9I_  
ZhH+D`9  
f?,-j>[.=f  
TE3*ktB{N
 
@Z?7E8(  
4. 参数：优化球面透镜 7^ 4jcfJH  
Y4QLs^IdB  
B;VH`*+X  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 A#<vG1  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 q1H=/[a  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 :@.C4oq  
 透镜材料同样为N-BK7。 m&Lt6_vi  
XZ}de%U1  
L>SZgmV+  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 g^1r0.Sp{8  
_3|6ZO  
A:/}`  
'<TD6jBs  
5. 结果：优化的球面透镜 7'Lp8  
l1&5uwuF  
~%`EeJwT  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 d+tj%7  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 <nBo}0O}  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 AWO0NWTB  
*xPB<v2N:P  
@|DmE!)  
?4,@, ae&  
6. 参数：非球面透镜 dgXg kB'  
2xDQ:=ec  
rsWQHHkO  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 3c b[RQf  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 B22b&0  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 m$?.Yig?  
H"_v+N5=  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 L_^`k4ct  
3!aEClRtq  
+$PFHXB  
z=qWJQ  
Vb2\/e:k  
7. 结果：非球面透镜 0 sZwdO  
Tw
x{' S  
\7yJ\I  
 生成期望的高帽光束形状。 q3+I<qsAz  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 EY~7oNfc`R  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 G.Tpl-m  
;Z*'
D}  
[m\,+lG?)j  
|CwG3&8  
'j}g  
8. 总结 hfg O  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 N`HSE=u>  
.
U 39nd  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 )6=gooe]  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Atd1qJ  
UT4f (Xo  
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。 =5ug\S  
.Vmtx  
扩展阅读 ;,rnk
-  
OF8WDo`  
扩展阅读 <7^Kt7k  
 开始视频 6 Uw;C84!  
-     光路图介绍 Aq"PG}Ic  
 该应用示例相关文件： g5}lLKT  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 E5gl^Q?Z  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 $T),DUYO