[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) Kvx~2ZMx6  
应用示例简述 jSi\/(E  
1. 系统细节 vmEbk/Vy  
 光源 G8bc\]  
— 高斯激光束 z~8`xn,  
 组件 -rg >y!L  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 d$DNiJ ,  
— 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 $?x;?wS0V  
 探测器 >3aB{[[N  
— 视觉感知的仿真 MTI[Mez  
— 高帽，转换效率，信噪比 vwF#;jj\  
 建模/设计 K qK?w*Qw  
— 场追迹： ]#$l"ss,  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 f/"
?(7F  
% YgGw:wZ  
2. 系统说明 a-[:RJW  
;og[q  
hIBW$  
LDX>S*cL  
3. 建模&设计结果 "XKcbdr8-  
|
|p>O  
不同真实傅里叶透镜的结果： O+f'Ql  
0c{-$K}  
LIah'6qR  
py-5 :g}d  
4. 总结 9:\#GOg  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 "W71#n+[  
3lh^maQ]  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 e-&0f);i  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 "UM*(&  
ve3-GWT{C  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 5xb1FH d:  
77zfRSb+  
应用示例详细内容 cc0e(\  
6'Sq|@VOi  
系统参数 ^ "D  
g$?kL  
1. 该应用实例的内容 QV%,s!_b  
A#;TY:D2  
$!LL  
ta  
zWA~0l.2  
2. 仿真任务 PI-o)U$Ehv  
0
?80V'  
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。 ]ykMh  
7 'B9z/  
3. 参数：准直输入光源 x<=<Lx0B;  
(_ TKDx_  
o[Gp*o\  
%^qf0d*  
4. 参数：SLM透射函数 c{(4s6D  
 26[.te9  
Kk9eJ\  
5. 由理想系统到实际系统 (?ofL|Cg(  
o0&pSCK  
i w(4!,4~  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 :c/](M  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 .dw;b~p  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 sry`EkS  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 )4O* D92  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 8|2I/#F}]  
(X|`|Y  
|M$ESj4@  
y9::m]s  
kN8?.V%Utw  
应用示例详细内容 ;p8,
=w  
U#gv ~)\k  
仿真&结果 0(h'ZV  
WoSJp5By$  
1. VirtualLab中SLM的仿真 r>kDRIHB  
uzO3_.4Y  
 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)。 /9k}Ip  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 LVAnZ'h/|  
 为优化计算加入一个旋转平面 s9.nU  
B,NHy C1i  
PvkHlb^x%  
)K>2  
2. 参数：双凸球面透镜 r$/.x6g//  
S!{Kn ;@  
-MTO=#5z  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ];7/DM#Np  
 由于对称形状，前后焦距一致。 48W-Tf6v|  
 参数是对应波长532nm。 (cpaMn@)g  
 透镜材料N-BK7。 !<AY0fpY  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ffibS0aM  
?]Z EK8c  
eT ZQ[qMp  
!vwx0  
'boAv%1_sa  
]>"q>XgnI  
3. 结果：双凸球面透镜 oP`yBX  
YA'_Ba(v)  
wJb"X=i*  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 .=% ,DT"  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 h_?#.z0ih;  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 d\{a&\v  
+f]\>{o4  
h8-'I=~  
i#1~<U  
JzZ9u
a  
4. 参数：优化球面透镜 =F>nqklc  
:eR[lR^4*  
@"$rR+r'  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 W*D].|  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 uL[%R2  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 $ix*xm. 4m  
 透镜材料同样为N-BK7。 `ek On@T0  
;x~[om21;  
l0g`;BI_  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 AQe~F  
H,5##@X  
EHC^ [5  
q1O}dSPwX  
5. 结果：优化的球面透镜 GP._C=]?c  
k w]m7T  
*iW$>Yjb  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 WKB@9Vfju  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 Qx%]u8s  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 r")zR,  
;th]/ G  
h1uD>heGl  
ko<iG]Dv'  
6. 参数：非球面透镜 zMI0W&P M  
~RS^Opoa  
avI  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 dS[="Set  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 %M_5C4&6  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 Q8sCI An{  
GOeYw[Vh  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 dPfDPb  
gc6T`O-_;  
ie+746tFW  
;"@FLq(n  
)xMP  
7. 结果：非球面透镜 F< #!83*%  
u
VBMI.&w  
x# &ZGFr~  
 生成期望的高帽光束形状。 yt-F2Z&  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 koizk&)  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 .$,.w__m~  
/`Wd+  
dGb]`*E  
RL
;>1Q,H  
s`$px2Gw  
8. 总结 G3G"SJ np
 
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ;%R+]&J  
Cq0S8Or0  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 u+RdC
;_  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 H#joc0?P  
7 i|_PP_  
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。 1jhGshhp  
x_3Zd  
扩展阅读 2Rp'ju~O)/  
|5}~n"R5  
扩展阅读 4IIXzMOa  
 开始视频 3GSoHsNk  
-     光路图介绍 U/JeEI%L  
 该应用示例相关文件： uW,L<;HnQ  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 &dV|~xA6N  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 7 vS]O$w<4