[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) 6MewQ{hi  
应用示例简述 > whcZ.8  
1. 系统细节 l**gM  
 光源 jTR>H bh  
— 高斯激光束 $nkvp`A  
 组件 JAQ y  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 QR ?JN\%?  
— 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 t2L}  
 探测器 ?%|w?Fdx-  
— 视觉感知的仿真 0XcH  
— 高帽，转换效率，信噪比 O/(QLgUr  
 建模/设计
wZ(H[be  
— 场追迹： j&(Yk"j+  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 .S5%Qa [uW  
-qbx:Kk(  
2. 系统说明 $wr B5m?  
_#dBcEH[  
d@0p<at>~  
pmWt7 }  
3. 建模&设计结果 O(R1D/A[  
; ,vGw<|o  
不同真实傅里叶透镜的结果： VRb+
-T7"  
 46^9O 5J  
8[k:FGp>  
 &x":  
4. 总结 Lhts4D/V7  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 @QN(ouqQ  
~E8
L,h~  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 #`HY"-7m_  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 /e:kBjysJ  

?W3l  
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。 o]@Mg5(8Q  
f-!P[6bY  
应用示例详细内容 (^G@-eh  
X([8TR  
系统参数 ^t$xR_  
j;MQ_?"iN  
1. 该应用实例的内容 ~pC\"LU`  
sTSNu+  
{!L25  
HM]mOmL90N  
G%HuB5:u  
2. 仿真任务 x+;a2yE~  
7'g{:dzS*3  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 61@;3yV  
sQXj?5!  
3. 参数：准直输入光源 rRQKW_9mB  
+F4SU(T  
(-[73v-
w  
0
! W$Cz[  
4. 参数：SLM透射函数 ;ztt*py  
}T~}W8H  
Xl %ax!/  
5. 由理想系统到实际系统 W7` fI*lc  
-z~;f<+I`  
k d9<&.y{  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 -<{;.~nI.  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 _)U.5f<  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 T
F%MO\!  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 b6?&h:{k  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 ^2a63_  
UOa n  
JC.nfxG@:  
IZs NMY  
{g]Mx|5Q  
应用示例详细内容 \0fk^  
u Wxl\+_i  
仿真&结果 )?MUUI:  
\\)9QP?  
1. VirtualLab中SLM的仿真 ["1Iz{  
)Y &RMYy  
 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)。 asZ(Hz%  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 L}\ oFjVju  
 为优化计算加入一个旋转平面 $4:Se#nl  
G -V~
6  
G@+R!IG  
~zYk,;m  
2. 参数：双凸球面透镜 )>(ZX
9diV  
045_0+r"@  
^N&@7s  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 DS|q(O=7~t  
 由于对称形状，前后焦距一致。 _J X>#h  
 参数是对应波长532nm。  \RS ,Y  
 透镜材料N-BK7。 s4[PwD  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 8P*d  
;J,`v5z0:  
(b8ZADI*  
|" ag'h  
LaX<2]Tx:  
BMO&(g  
3. 结果：双凸球面透镜 yHf:/8Z  
/li
Z|K3A  
LUzn7FZk  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 %j/}e>$"Nk  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 WXQ+`OH7  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 6E{(_i  
P?h
B`5X  
PJL [En*  
]@uuB\u  
-sxu7I  
4. 参数：优化球面透镜 lx<!*2 -^  
0{(5J,/BF  
Al+}4{Q+?  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 8 .t3`FGH  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 tz9"#=}0  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。  joBS{]  
 透镜材料同样为N-BK7。 ?|Ey WAL  
)lU9\"?o  
#A&49a3^1  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 @a i2A|  
E?FUr?-[  
k\X yR4r  
@77+K:9I7  
5. 结果：优化的球面透镜 Z~]G+(  
zvn3i5z  
,WBKN)%u  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 gh `]OxA  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 /\MkH\zg  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 I2
WWhsNC  
q[(1zG%NbA  
M<r]a{Yv  
/ 5/mx  
6. 参数：非球面透镜 ^<3{0g-"AW  
T037|k a{  
S3s6  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 M'VJE
|+t  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 Fl!D2jnN  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 e>x+Xj1  
W5/|.}  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ?)H:.]7-x  
&F8*>F^7  
LqLhZBU9  
A8g_BLj!e  
<}G/x*N  
7. 结果：非球面透镜 &W3Hj$>  
QO:Z8{21So  
?R_fg  
 生成期望的高帽光束形状。  kGAB'  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 P(!%P
p  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ipE|)Ns  
xDNXI01o  
juI)Do2_  
N'CWSf.e  
sR^b_/ElxT  
8. 总结 Z3U%Afl2{  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 =@c;%
x  
4dy!2KZN  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 7\N }QP0"u  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 u$FL(m4  
y&/bp<Z  
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。 <zm:J4&>T  
cl`7|;v|?  
扩展阅读 _sn<"B%>  
I+( b!(H  
扩展阅读 bVzJOBe  
 开始视频 _ ^'QHWP  
-     光路图介绍 NLu[<u U*  
 该应用示例相关文件： +F.@n_}p-I  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 /|3~
LvIt=  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 `KZu/r-M9