[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) d5zv8?|X+  
应用示例简述 J!O{.
v  
1. 系统细节 Y>Oh]?  
 光源 O$F<x,  
— 高斯激光束 =Q\z*.5j.  
 组件 |mx)W}  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ZY_aE  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 c/:d$o-  
 探测器 C`qo  
— 视觉感知的仿真 _Xs(3V@'}  
— 高帽，转换效率，信噪比 Lp!4X1/|\  
 建模/设计 uY{zZ4iw  
— 场追迹： lD`@{A  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 (OA-Mgyc  
W6~aL\[  
2. 系统说明 DRp h?V\  
K90wX1&  
L="ipM:Z  
0:NCIsIm<  
3. 建模&设计结果 <ttrd%VW  
0\qLuF[)  
不同真实傅里叶透镜的结果： UH8q:jOi  
nK95v}p}Y  
R^v-%mG9  
,]A|z ~q  
4. 总结 @1+gY4g  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 z|KQiLza
 
??\1eo2gB  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ^("23mhfJ  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 \nfjz\"R?b  
f*Z8C9)  
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'0WE  
$N !l-lu=  
应用示例详细内容 *Sd}cDCO%  
LS"_-4I}  
系统参数 y\a@'LFL  
3shRrCL0mf  
1. 该应用实例的内容 a ~  
P\jnht  
[h5~1N
 
4q9+a7@  
;u:A:Y4V  
2. 仿真任务 ^bD)Tg5K  
e
8Ul^]  
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。 cDkq@H:  
 $,b1`*  
3. 参数：准直输入光源 I{/}pr>  
[9<c;&$LU  
Q1Jw7R#?l  
`\p5!Iq Q  
4. 参数：SLM透射函数 W"{:|'/v  
n]3Lqe;  
sKg IKYG}T  
5. 由理想系统到实际系统 =pT}]  
!7rk>YrY  
.RazjXAY  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 0Z.X;1=  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ??]b,f4CNa  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 s%bm1$}  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 MvCB|N"qy  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 h^B~Fv>~  
hL?"!  
No\3kRB4bi  
n<)gS7  
OMY^'g%w  
应用示例详细内容 Kggc9^ 7  
! %~P[;.  
仿真&结果 cv=H6j]h|  
tM:%{
az  
1. VirtualLab中SLM的仿真 PHxU6UPqy  
@cS(Bb!(M  
 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)。 J4) ?hS  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 Jan~Rran  
 为优化计算加入一个旋转平面 .:~{+ <*`  
J<vVsz+7:  
TOH+JL8L  
r%uka5@  
2. 参数：双凸球面透镜 V*I2  
Tlar@lC|u  
2(i@\dZCb<  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 W2w A66MB  
 由于对称形状，前后焦距一致。
K ; eR)  
 参数是对应波长532nm。 [uLpm*7  
 透镜材料N-BK7。 kSfNu{YS  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 .4cVX|T  
EyDH-}Y  
fG,)`[eD!_  
}2]m]D@%7  
)*`cJ_t  
P+Q}bTb8  
3. 结果：双凸球面透镜 U)JwoO  
PKg>|]Rf.  
>(\Z-I&YQ  
 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。 L!
LhH  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 TN=!;SvQU  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ~(x"Y\PEu  
KBg5_+l  
9=}&evGm89  
&
~&oB;uR  
x:E:~h[.^  
4. 参数：优化球面透镜 6 =H]p1p~O  

..fbRt  
2]V&]s8Wi=  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 MC~<jJ,  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 :>*0./hG  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 O!k
C  
 透镜材料同样为N-BK7。 Yl`)%6'5|  
9YvK<i&I  
jmJeu@(  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 N Wf IRL  
)1E#'v12"  
V'8Rz#Gc5  
5_+pgJL  
5. 结果：优化的球面透镜 s(8e)0Tl  
VT2f\d[Q  
)ZMR4U$+v  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 .H}#,pQ}l  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 .YlhK=d4  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 h#}'
9oA  
`&jG8l
Ha  
1xDh[:6  
#By~gcN  
6. 参数：非球面透镜 sEHA?UP$<F  
sI5S)^'IQ  
<T`&NA@%~$  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 YZZog6%  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 kLe{3>}j  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 6){nu rDBG  
c+ukVn`r  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 &R,QJ4L  
PB;j4  
'Gqo{wl  
mCSt.n~  
"V<WC"  
7. 结果：非球面透镜 "]}?{2i;  
i}/Het+(  
T-y5U},  
 生成期望的高帽光束形状。 `4-m$ab  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 o]aMhSol  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ke19(r Ch  
@e2
P3K gg  
d Z}|G-:  
zsr;37  
xm0(U0 >  
8. 总结 8 Y))/]R  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 @}ioK=A  
oC}2 Z{  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 .RpWE.C  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Qov*xRO6  
%+oV-o\ #A  
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。 KvumU>c#A  
TU^s!Tj  
扩展阅读 KidbcZ  
*})Np0k  
扩展阅读 [tkP2%1  
 开始视频 d0YQLh  
-     光路图介绍 t[:G45].-k  
 该应用示例相关文件： 'H(khS  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 .>NPgdI  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 = ,c!V