[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) O@6iG  
应用示例简述 O{SP4|0JV  
1. 系统细节 ~CCRs7V/L  
 光源 nh"nSBRxk  
— 高斯激光束 \]dx;,T  
 组件 Z5/^pyc  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 8+5#FC7  
— 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 luRtuXn[8  
 探测器 =~6A c}$  
— 视觉感知的仿真 E58fY|9  
— 高帽，转换效率，信噪比 F9p'|-   
 建模/设计 d*$$E  
— 场追迹： bYQvh/(J  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 L|pMq!@J  
#N9^C@  
2. 系统说明 FOVghq@  
8Yc'4v#}  
y:u7*%"  
>uT,Z,7O  
3. 建模&设计结果 WyciIO1  
~Gm<F .(+  
不同真实傅里叶透镜的结果： wd*8w$\  
w#mnab@  
kqy d3Si>  
s)C5u;3!  
4. 总结 dJxdr
s  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Tq{+9+
 
|`vwykhezO  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 '0q.zzv|_  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 '/M9V{DD88  
S"hA@j  
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。 9MP_#M
7  
#$W02L8  
应用示例详细内容 9/2VU< K  
@9#l3  
系统参数 )+ifVv50  
Io_bS+  
1. 该应用实例的内容 XzLB#0  
8LuM eGs  
:jL>sGvBv  
ayF+2(vch)  
R 6JHR
d  
2. 仿真任务 -wr#.8rzTT  
(Yi1U~{:  
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。 pGZiADT  
$fifx>!  
3. 参数：准直输入光源 4^uQB(}Z  
V'b$
P2 ?^  
F(h jP  
9u[^9tL+D  
4. 参数：SLM透射函数 |ppG*ee  
RvQa&r5l  
7s
lpj8  
5. 由理想系统到实际系统 7pPaHX8  
phCItN;  
,f*Q3 S/I  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 /=5:@  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。
^mwS6WH6  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 :/A7Z<u,  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 Lf0X(tC  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 zTBf.A;e7  
Cb}I-GtO  
m3T=x =  
KBC?SxJSJc  
Gxhr0'  
应用示例详细内容 LNNwy:_ !  
z]+&kNm  
仿真&结果 ^cDHC^Wm  
r7ebFJEf  
1. VirtualLab中SLM的仿真 'G>$W+lT^  
:+ZLK
m  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 l+nT$IPF  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 gwGw  
 为优化计算加入一个旋转平面 /SW*y@R2l  
zgNzdO/B  
;F_pF+&q  
MCO2(E-  
2. 参数：双凸球面透镜 }3O 0nab  
m?O~(6k@C  
a^o'KN{  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ]?G|:Kx$y%  
 由于对称形状，前后焦距一致。 Ce/l[v  
 参数是对应波长532nm。 q0C%">>1#  
 透镜材料N-BK7。 rnyXMt.q  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 *^oL$_Y  
 Q}9!aB,  
jd`h)4  
-e4TqzRr  
G^|!'V  
k{F]^VXQ  
3. 结果：双凸球面透镜 ID: tTltcc  
+OI<0  
6H1;Hl f  
 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。 PrHoN2y5E  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 s*Nb=v.e9  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 Y&<]:)  
NDUH10Y:[  
s0O]vDTR,H  
9:E:3%%  
Vq
UCcT  
4. 参数：优化球面透镜 Xub*i^(]  
L} "bp  
$cWt^B'  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 U8.V Rn  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 h/Yxm2  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 8y']kVg  
 透镜材料同样为N-BK7。 ~&aULY?)]  
f(G1xw]]@Y  
+MZI\>  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 OqWm5(u&S  
: *XAQb0  
_7z]zy@PC5  
-2[#1S*  
5. 结果：优化的球面透镜 _NB*+HVo  
78\j  
g>@a  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 boI&q>-6Re  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 DcNp-X40I  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 ^RJ@9`P&t  
K {kd:pr  
L+S)hgUH  
'4Jf[  
6. 参数：非球面透镜 "IB36/9
 
Q*Y-@lZ  
>$tU @mq  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 ^J&D)&"j  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ?YMBZ   
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 74ho=  
XG*>
yra`  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 1tq ^W'  
dk^jv +  
O,Tp,wT  
\WBO(,]V  
Dw/vXyZ  
7. 结果：非球面透镜 ?=LT ^Zp`  
u]Q}jqiq"  
S6}_N/;6~  
 生成期望的高帽光束形状。 064k;|>D  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 b*(K;`9)B  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 }`2a>N: &  
/* qx5$~  
$OG){'X  
4/%fpU2  
P6Y+ u  
8. 总结 h (q,T$7W  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ,p3]`MG  
 ?HRS*  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 n 7i5A:  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 #6vf:94  
up+0-!AH  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 IIih9I`IR  
=.7tS'  
扩展阅读 6}m`_d?  
7)]boW~Q  
扩展阅读 O Bcz'f~  
 开始视频 "9r$*\wOf  
-     光路图介绍 jC_'6sc`  
 该应用示例相关文件： ;py9,Wno  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 0VcHz$ 6  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 'iF%mnJ