[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) B8`!A  
应用示例简述 @/8O@^
 
1. 系统细节 h4E[\<?  
 光源 [_-[S  
— 高斯激光束 ~m3Tq.sYrY  
 组件 -\&b&;_  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 UM}MK  
— 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 @MxB d,P  
 探测器 y_M,p?]^,  
— 视觉感知的仿真 2gJkpf9JN  
— 高帽，转换效率，信噪比 dO!B=/  
 建模/设计 >Yx,%a@~R  
— 场追迹： 7OD2/{]5  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 (5GjtFojY|  
?t [C?{'  
2. 系统说明 '_l5Br73=  
]p*Fq^  
$bF3v=u`  
Q\pI\]p:  
3. 建模&设计结果 }8dS[-.  
fjLS_Q ;h  
不同真实傅里叶透镜的结果： -'uz%2 {  
Su
]p6B  
^]TYS]C  
zRFvWOxC\  
4. 总结 <|;)iT1VeT  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 I`q"  
tr<0NV62>  
 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? !'OHmBL  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ok/{ w  
[4b_`L  
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。 +K:hetv  
]]50c  
应用示例详细内容 `J-&Y2_/k  
c}mWAZ=wF  
系统参数 kZNVUhW6S  
1{?5/F \ +  
1. 该应用实例的内容 &5Huv?^a'  
 4_d'Uh&]  
-$o4WSd~  
JQH>{OB  
,_I#+XiXY  
2. 仿真任务 (}MN16!  
W6jdS;3  
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。 >tTu1#t  
Bb*P);#.K  
3. 参数：准直输入光源 /7uAf{  
O9R[F  
q1,jDJglZ  
UOcO\EA+  
4. 参数：SLM透射函数 {!NXu  
M7\yEi"*  
wMU}EoGS?  
5. 由理想系统到实际系统 YOQ>A*@4  
O^KIB%}fu  
Q[MWzsx  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 r"&VG2c0K  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 MhZ\]CAs9  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 10{zF_9yx  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 \7] SG  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 cc{^0JT  
9_xJT^10  
uO5y{O2W  
5LzP0F U  
.^V9XN{'a  
应用示例详细内容 |:,i  
f]48>LRE8  
仿真&结果 ]?lUe5F  
{3eg4j.Z  
1. VirtualLab中SLM的仿真 q6EZ?bo{  
tO+Lf2Ni+  
 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)。 U5yBU9\G  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 0[.T`tpN'  
 为优化计算加入一个旋转平面 *u]aWx  
.> 5[;  
D.*o^{w|  
ff5 e]^,  
2. 参数：双凸球面透镜 @7`=0;g  
c0QKx=  
GD0Q`gWNe  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 3GPGwzX |  
 由于对称形状，前后焦距一致。 *;[g Ga~  
 参数是对应波长532nm。 `Ha<t.v(  
 透镜材料N-BK7。 X=jHH=</  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ).IK[5Q`  
 }~Ir&  
om2)Cd9~7  
ffR<G&"n~b  
R\-
]t{t`  
AmB*4p5b  
3. 结果：双凸球面透镜 cs?IzIQ  
ZoR6f\2M  
[F+*e=wjN>  
 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。 4}NCdGD  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 MG vp6/Pd  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 \.YJs"<3  
7)*q@  

,:8oVq>?  
7M<co,"  
(} wMU]!_  
4. 参数：优化球面透镜 #6@4c5{2=4  
2%vG7o,#  
'u3,+guz  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 5%"sv+iO  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 dH)\zCt  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 H3+P;2{  
 透镜材料同样为N-BK7。 HjY! ]!4p  
UZ!It>  
0~BZh%s< (  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 V W(+sSQ  
{Rq5=/b  
-nY_.fp>  
\f'=  
5. 结果：优化的球面透镜 +iw4>0pi  
cUTG! P\R  
4P?@N
Jp  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 P?J\pJ1|7  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 bycnh  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 1cD  
Tr, zV  
6foiN W+  
jXIVR'n(  
6. 参数：非球面透镜 z\>ZgRi~n  
;<#=|eD2  
$Y8iT<nP  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 >^D5D%"  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 <(l`zLf4p  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ~-'-<-  
=z\/xzAwX  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 r ?z}TtDp  
Y)7\h:LIg  
W&7(  
`o21f{1]X&  
b1yS1i D  
7. 结果：非球面透镜 nI/kX^Pd  
9[h8Dy  
Pb<6-J

c[  
 生成期望的高帽光束形状。 )NO,G  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 }>_  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 >J{e_C2ZS  
TWdhl9Ot  
j|@8Vx
Z  
Z<'iT%6+r  
#)4p,H  
8. 总结 E5\>mf ,;u  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Z8Tb43?  
|}@teN^J*U  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 EjP)
e;  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 3gv?rJV  
AvB21~t&]  
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。 ^G "Qp8 "  
z6fY_LL  
扩展阅读 QV -ZP'e^  
HC"yC;_  
扩展阅读 [-^xw1:  
 开始视频 NKRm#  
-     光路图介绍 ;8cTy8  
 该应用示例相关文件： \b#`Ahf`  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ktM7L{Nz  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 [Bj\h7G