[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) b5|p#&YK~  
应用示例简述 yJL"uleRT  
1. 系统细节 {S}@P~H=  
 光源 MYPcH\K$h  
— 高斯激光束 64vSJx>u  
 组件 ;MMFF{  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 2)A D'  
— 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 H<xC%/8  
 探测器 wtUG2 (  
— 视觉感知的仿真 V[mQ;:=  
— 高帽，转换效率，信噪比 :A'!u r=\  
 建模/设计 kW~F*  
— 场追迹： sZH7EK  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 5ZcnZlOOQ  
Za6oYM_z  
2. 系统说明 (=/F=,w   
kYs|")isj  
N93E;B  
Pc7:hu  
3. 建模&设计结果 U %ESuq#  
zoJ;5a.3B  
不同真实傅里叶透镜的结果： KR}0(,Y  
8Vn6* Xn  
}j?S?=;m=  
-!0LIr:"  
4. 总结 vO_quQ[.  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 N>R%0m<e  
)^\='(s  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 x/7G0K2\}  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 3+-(;>>\  
_}&]`,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。 8UIL_nPO  
RFJ;hh  
应用示例详细内容 Tv$7aVi!  
5u46Vl{  
系统参数 iy]}1((hR  
E(tBN]W.  
1. 该应用实例的内容 NXBOo  
32iI :u  
Nd_@J&  
BFOFes`>~  
5E!m! nBZ  
2. 仿真任务 tTGK25&  
#Qr4Ke$g[l  
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。 *d@Hnu"q  
DANSexW  
3. 参数：准直输入光源 |T_Pz&-  
&HK
s >  
~TH5>``;gF  
-
;\+uV  
4. 参数：SLM透射函数 @MB _gt)7?  
4w( vR
e  
xacLlX+  
5. 由理想系统到实际系统 Qcy`O m^2  
DOVX$N$3  
~n^G<iXLp  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 2<G1'7)  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 X-1Vp_(,TP  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 9.zQ<k2  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 i
g}e@]  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 1Wk EPj,  
A{I a21T7  
yim$y,=d  
ms7 7{A3  
em[F|  
应用示例详细内容 ph?
0I:eU  
g>xUS_d>  
仿真&结果 U%DF!~n  
,/6:b
c:W  
1. VirtualLab中SLM的仿真 P! Ed  
\TB%N1^  
 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)。 1?RCJ]e5  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 Ig3(|{R  
 为优化计算加入一个旋转平面 r?nV Sb|[  
p=+*g.,O  
=O#AOw`  
nRB>[lG  
2. 参数：双凸球面透镜 (}X?v`Y^W  
NWHH.1|  
tOg 8L2  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 k!/_/^{  
 由于对称形状，前后焦距一致。 oPu|Q^I=  
 参数是对应波长532nm。 V$<G)dwUG5  
 透镜材料N-BK7。 kbYg4t]FH  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ]KK ZbEO  
:aq>  
< mK  
fuD1U}c  
LAY)">*49H  
]Ec[")"kT  
3. 结果：双凸球面透镜 StZRc\k  
id tQXwa  
>?9 WeXG  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 e#6&uFce  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 o`K^Wy~+k#  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 UW/3{2  
R;E"Qdt  
Gr#rM/AfCK  
jqGo-C~  
^?
X^+  
4. 参数：优化球面透镜 JNFT6T)T15  
Hx
2j=Q_dw  
'^ e/F)0  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 J7?)$,ij%  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ]EM)_:tRf  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 H@2v<e@  
 透镜材料同样为N-BK7。 IN|i)?rh  
^Em@6fz[  
Jh&~/ntmm_  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 B!r48<p  
0"kE^=  
bmO__1  
1&% d  
5. 结果：优化的球面透镜 3_oD[ ])A  
B)*#g  
!HR2Rfl  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 D){"fw+b  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 qsft*&  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 |.8d,!5w}  
M8?#%x6;N  
:nKsZ1bX  
mF
*?e/  
6. 参数：非球面透镜 _PyW=Tj  
Tw}?(\ya  
Pv7f _hw  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 4h;f>BG  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。
=MJ-s;raq  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 8sR  
Pu$kj"|q*[  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 co<2e#p;  
8g[(nxI~  
F8uRT&m B0  
!Bk[p/\  
dThn?  
7. 结果：非球面透镜 -t%{"y  
I3G*+6V  
7cUR.PI#Q  
 生成期望的高帽光束形状。 sd]54&3A
 
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 0+K`pS'  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 N?a1sdR  
;z.6'EYMG  
;!l*7}5X=  
{WYu0J@  
yD3bl%uZ
 
8. 总结 1A%N0#_(Md  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 &547`
*  
B_SZ?o  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 1N!Oslum  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 `7QvwXsH]  
:(bdI]  
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。 X+dR<GN+YX  
9?u9wuH  
扩展阅读 n0+g]|a AF  
t4f (Y,v  
扩展阅读 bU;}!iVc]  
 开始视频 lfxuc7Rdla  
-     光路图介绍 -T
zI>Fz  
 该应用示例相关文件： RNv{n mf  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 mP9cBLz  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 jzl?e[qPA