[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) Cr%r<*s  
应用示例简述 F)5Aq H/p
 
1. 系统细节 S}f<@-16P  
 光源 /#=J`*m_  
— 高斯激光束 4<K`yU]"  
 组件 I`kp5lGD2  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 4w6K|v<X  
— 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 D5b_m|7%  
 探测器 pi}H.iF  
— 视觉感知的仿真 b . j^US^  
— 高帽，转换效率，信噪比 zs:7!  
 建模/设计 zn!  
— 场追迹： F.5b|&@  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 EI.Pk>ZIm  
=ol][)Bd  
2. 系统说明 PI \,`^)y  
hF7mJ\  
ZcRm5Du~:  
xm0#4GFUS  
3. 建模&设计结果
Nt-SCLDM  
vaOL6=[#:g  
不同真实傅里叶透镜的结果： j/pQSlV  
z]|[VM?4L  
@qy*R'+  
JwtI(>cI  
4. 总结 I=yj  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 M9g\/]Io;  
s)8M? |[`I  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 }t3FAy(%  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 SvP\JQ<c  
%=8(B.I!  
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。 s7i.p]  
*b{lL5  
应用示例详细内容
$jh>zf  
%N>NOk)  
系统参数 L{A-0Ffh  
}lTZq|;A  
1. 该应用实例的内容 nCMa$+  
akW3\(W}  
>[fVl8G_0  
b\;u9C2y'  
}R&5qpl  
2. 仿真任务 Rw\C0'  
SKpPR;=q|:  
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。 "SU-^z  
G68Nv:  
3. 参数：准直输入光源 a950M7  
(5q%0|RzRs  
](=wlq)  
0 {JK4]C  
4. 参数：SLM透射函数 iE^a%|?}  
%|(?!w7  
1!(%<R  
5. 由理想系统到实际系统 VHT@s7u0"  
&u1g7# #  
)Bn>/-  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ;\.JV '  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 '#N5i  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 ?S&w0}R  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 k<Tez{<  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 +:,`sdv6o  
<P^hYj-swh  
_MdZDhtm  
&oeN#5Es8C  
SCurO9RN  
应用示例详细内容 f' '{.L  
m@Ip^]9ry  
仿真&结果 A}-&C  
O*rmD<L$  
1. VirtualLab中SLM的仿真 .IH@_iX  
1O9p YW5J  
 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)。 +qdIj] v  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 [{@zb-h  
 为优化计算加入一个旋转平面 =F'M~3M   
~y)bYG!G  
XD^dlL  
g8,?S6\nMz  
2. 参数：双凸球面透镜
("?&p3];b  
0F+zG)G"  
2gwZb/'i  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 v\%B  
 由于对称形状，前后焦距一致。 feI./E  
 参数是对应波长532nm。 5 o#<`_=J  
 透镜材料N-BK7。 xJ
~ gT  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 PUP"ky^q"  
%AG1oWWc>.  
zLsb`)!  
tlV &eN  
iiX\it$s  
:reP} Da7q  
3. 结果：双凸球面透镜 U@6jOZ  
22`oFXb'  
V@D]bV@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。 p}3NJV  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 -AjH}A[!  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 (j' {~FB  
-<qxO  
mC i[Ps  
ZFS7{:  
5@P%iBA4(3  
4. 参数：优化球面透镜 z %x7fe  
HH)"]E5  
QsiJ%O Q  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。  ep+  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 egm)a   
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ^=EjadVQ  
 透镜材料同样为N-BK7。 CqqXVF3  
qM%O  
3bC+Mco  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 .~3kGf":  
lT]=&m>  
b"``D ?  
_%Bz,C8  
5. 结果：优化的球面透镜 nH@(Y&S  
?"6Ov ]  
y&"!m}  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 mwh{"FL(  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 @F>F#-2  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 ~-TOsRvxR  
0DNU,u  
V<8K@/n@  
A\z`c e!  
6. 参数：非球面透镜 rK1-Mu  
+2RNZEc
 
ju|]Qlek  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 !Xj#@e  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 o}8I_o&]U  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 /b5>Qp  
TBCp L]QT  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 lCJ6Ur;  
0:"2MSf>  
j8++R&1f]  
.2W"w)$nuq  
VfSj E.|  
7. 结果：非球面透镜 rh!;|xB|+  
k?*KnfVh!  
nirDMw[  
 生成期望的高帽光束形状。 |A\a4f'G  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 aJhxc<"e  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 o(!@7Lqq  
aS84n.?vq  
rf.`h{!!  
D:"{g|nW}  
\]uV!)V5B  
8. 总结 3BG>Y(v  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 a0=

WfeT  
%Ip*Kq-  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 jQ\zGJ3  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 @n-r
-Q  
15U(={  
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。 ~q+hV+fa>  
Qm4o7x{q  
扩展阅读 k(t}^50^j  
x/!5K|c  
扩展阅读 Djq!P  
 开始视频 1vzb8.  
-     光路图介绍 8CbXMT  
 该应用示例相关文件： !3X0FNGq  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ?e[lr>-  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 >J9oH=S6