[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) z1wJ-l  
应用示例简述 0 #*M'C#  
1. 系统细节 %:61@<  
 光源 b*C\0D  
— 高斯激光束 k^A17Nf`2  
 组件
zj~(CNE  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 pPI'0x  
— 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 -1\*}m%1e  
 探测器 oWCy%76@  
— 视觉感知的仿真 "9mVBa|Q  
— 高帽，转换效率，信噪比 ;%-f>'KhI7  
 建模/设计 I~:vX^%9  
— 场追迹： &)(>e}es  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 cJb.@8^J  
w5j6RQml  
2. 系统说明 f~U~f}Uw4  
|jh&a+4W  
SVr3OyzI  
F.9SyB$  
3. 建模&设计结果 ZkbaUIQ  
4<`Qyul-  
不同真实傅里叶透镜的结果： h8R3N?S3#  
3Z,J&d`[  
bCv=Uo,+6  
. X(^E  
4. 总结 x#wkODLqi  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 }b$?t7Q)  
q_0So}  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 !Q-h#']~L  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 +ZuT\P&kR5  
\0}!qG![AA  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 !v^{n+  
c~_nOd  
应用示例详细内容 F0yvV6;  
M:%6$``  
系统参数 Dt1v`T~=?  
_G$SA-W(  
1. 该应用实例的内容 HIK"Ce  
ejr9e@D^  
9\yGv  
KKrLF?rc  
~&zrDj~FI  
2. 仿真任务 B=EI&+F+  
L5+X&  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 H2f!c{t$p  
n*'i{P]  
3. 参数：准直输入光源 |@84l  
2#<)-Cak  
c"nowbf  
)K=%s%3h<  
4. 参数：SLM透射函数 bOEO2v'cQ  
Yf=an`"  
VR8 kY&  
5. 由理想系统到实际系统 vbo|q[z  
8R3x74fL  
x.5!F2$  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 cst}/8e  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ~}lYp^~:J  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 *3uBS2Ld  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 aw%iO|M_  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 i6S5 4&^!  
{Xw6]d  
L|?$F*bs  
JAQ y  
,A$#gLyk<  
应用示例详细内容 G_vcuCHm  
e_<'zH_1  
仿真&结果 PRdyc+
bf  
1g{-DIOmn  
1. VirtualLab中SLM的仿真 j_(DH2D  
D(E3{\*R  
 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)。 e9LP!"@EY  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 $dxk;V  
 为优化计算加入一个旋转平面 ^"\3dfzKM  
v>X
AzA  
m{ wk0  
VW$a(G_h  
2. 参数：双凸球面透镜 Rudj"OGO  
65HP9`5Tm  
{
h}0"5  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 P&>!B,f  
 由于对称形状，前后焦距一致。 <:n!qQS6  
 参数是对应波长532nm。 s~z~9#G(6  
 透镜材料N-BK7。 gNWTzz<[f>  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 rexNsKRK_  
r_x|2 AoO  
l.@v@T(/  
[$Dzf<0  
{4y#+[  
@TQzF-%#7  
3. 结果：双凸球面透镜 tk5zq-/d  
xg^Z. q)d  
CE|iu!-4  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 f@j)t%mh  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 zao=}j?  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 8PB 8h  
m8T< x>  
t=;P1d?E;  
4:I'zR5  
HM]mOmL90N  
4. 参数：优化球面透镜 nOCCOTf  
TwI'}J|w  
7'g{:dzS*3  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 61@;3yV  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 sQXj?5!  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 <2V:tj)?P  
 透镜材料同样为N-BK7。 !U"?vSl  
4lF(..Ix  
Z1y=L$t8  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 /Xm4%~b_gj  
|>~pA}  
WAUgbImc{  
M%z$yU`ac  
5. 结果：优化的球面透镜 fP KFU  
s# 9*`K  
\Q!
I;  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 YAsE,M+  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 cuoZ:
Wh  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 y2o~~te  
|[W7&@hF  
EY^+ N>  
N\t( rp  
6. 参数：非球面透镜 =L]GQ=d  
c9:8KMF)  
6%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。 }{S+C[:_  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 J=t@2
  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 pGdFeEkB/  
Tl!}Rw~Pg  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ^1-Vd5g  
.Y5o&at6s  
fZgEJsr  
>]<4t06D  
mv{bX|.  
7. 结果：非球面透镜 w(oi6kg  
z=6zc-$y 9  
".7\>8A#a  
 生成期望的高帽光束形状。 +GvPJI  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。  ae>B0#=  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 &e\
UlM22  
'w8p[h (,  
'\% Kd+k  
O^~Z-;FA  
,92wW&2  
8. 总结 _KJ!C!  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 1d 1 ~`B  
\P;2s<6i\  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。
&7r73~TXm  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 IAi|4,y_L  
BMO&(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。 -oT3`d3  
o/hj~;(]  
扩展阅读 LUzn7FZk  
}u]7x:l
h  
扩展阅读 -BC`p 8  
 开始视频 1\Z/}FT  
-     光路图介绍 rcz9\@M  
 该应用示例相关文件： <!q_C5>XJ  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ?UV|m  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 @y2cC6+'t