[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) +l=r#JF  
应用示例简述 PqM1ao
yX  
1. 系统细节 G%d (
 
 光源 t43)F9!  
— 高斯激光束 :_M;E"9R  
 组件 B c2p(z4  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 .xBu-?6s6  
— 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 uYrfm:4S  
 探测器 DNP13wp@  
— 视觉感知的仿真 ?`J[[",  
— 高帽，转换效率，信噪比 O{ /q-~_  
 建模/设计 J*9$;  
— 场追迹： HYmn:?H  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 :kfp_o+J  
[ Bl c^C{f  
2. 系统说明 Xy%p"b<  
,]b~t0|B  
3P;>XGCxZ  
sUE?v9  
3. 建模&设计结果 C!7>1I~5  
]r_;dYa  
不同真实傅里叶透镜的结果： }`+B=h-dW  
/r_~:3F  
U4G`ZKv(!  
TwgrRtj'  
4. 总结 fA89|NTSUh  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 $/nY5[  
N!`e}Z6S  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 d|4}obCt  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 2h%z ("3/  
fxT-j s#S  
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。 r[K5w  
`mN4_\]  
应用示例详细内容 S]E.KLR?[;  
jbR0%X2  
系统参数 YM DMH"3  
VsA'de!V4[  
1. 该应用实例的内容 V%Sy"IG  
^%`wJ.c  
VcoOeAKL  
Q?X>E3=U  
cYqfsd# B  
2. 仿真任务 Gdg"gi!4  
/JT#^Y  
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。 /@|/^vld  
~,*b }O  
3. 参数：准直输入光源 (64yg  
rl0<Ls  
B,{K*-7)MX  
?@V[#.  
4. 参数：SLM透射函数 t#2(j1  
HF(KN{0.B  
|7zd%!  
5. 由理想系统到实际系统 -{ZWo:,r~q  
QV\eMuNy  
~s5SZK*  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 2p"WTd  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 :>=\.\  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 *BR^U$,e  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 ,TFIG^Dvq  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 O?|gp<
=d  
KGg3 !jY  
J_;o|gqX  
Dtj&W<NXo  
AA7C$;Z15~  
应用示例详细内容 #_u~/jhX  
F>rH^F  
仿真&结果 r9dyA5oD  
rOVVL%@QqJ  
1. VirtualLab中SLM的仿真 hvaSH69*m  
,I,\ml  
 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)。 p3^m9J  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 /gG"v5]  
 为优化计算加入一个旋转平面 JeE;V![  
GP#aya  
'  <=+;q  
/~<@
*-'  
2. 参数：双凸球面透镜 @/31IOIV]`  
Nal9M[]c  
o !U 6?  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 Cid ;z  
 由于对称形状，前后焦距一致。 Z+=@<
i''  
 参数是对应波长532nm。 .;N1N^  
 透镜材料N-BK7。 S.f5v8  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 q*>&^V$M  
[)TRTxFb  
j{Q9{}<e  
kbe-1 <72  
0ik7v<:  
v%iflCK  
3. 结果：双凸球面透镜 :\o {_  
;4pYK@9w_  
~ (jKz}'~U  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 #}y2)g  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 (P:<t6;+  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 3(,?S$>  
_+E5T*dk  
,JQp'e  
1waTTT?"Ho  
1bn^.768l  
4. 参数：优化球面透镜 6l
:qD`
_  
z.;ez}6%V  
e-EUf
 
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 ~o~!+`@q  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 #*UN
>X  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 P`cq H(
 
 透镜材料同样为N-BK7。 XcUwr  
?m\t|/0Q  
@pRlxkvV  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 g0["^P1tV  
R1$:~p2m  
#;2n;.a  
t,+nQ9  
5. 结果：优化的球面透镜 #ZrHsfP  
>E{";C)  
:x4|X8>  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 U ^5Kz-5.  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 BdH-9n~,  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 }%{LJ}\Px  
TI,&!E?;  
GQUe!G9  
P"8~$ P#  
6. 参数：非球面透镜 IS&ZqE(`e  
FWG6uKv  
~lsl@  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 UMm!B`M  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 Zy?Hi`  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ic#`N0s?  
{CGUL|y  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 '6cWS'9"  
V8C:"UZ;  
q(.sq12<<W  
O @j} K4  
zkuU5O  
7. 结果：非球面透镜 87 $dBb{  
DN-+o
sPi  
qh|_W(`y  
 生成期望的高帽光束形状。 %4,O 2\0?&  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 sHt]
.gZ  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 2q=AEv/  
v,-HU&/*B  
uXJ;A *  
NflD/q/ L  
UU;(rS/  
8. 总结 L\xk:j1[  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 d"*uB
VzXm  
8"2=U6*C  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 t!W(_8j  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ;5S9y7[i|  
.ps-4eXF  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 e478U$  
>,$_| C  
扩展阅读 NV72  
8pIP  
扩展阅读 ~=6xyc/c  
 开始视频 M3c$=>  
-     光路图介绍 diL+:H  
 该应用示例相关文件： -.u]Ge
My  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 +./H6!  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 mS$j?>m