[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) *,UD&N_)*6  
应用示例简述 0M'[|cid|  
1. 系统细节 7h3#5Y  
 光源 QBNnvg4v  
— 高斯激光束 |9;6Cp  
 组件 f~RS[h`:  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 mv,<#<-W  
— 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 epWO}@ b a  
 探测器 %4%$NdU"  
— 视觉感知的仿真 oj6b33z  
— 高帽，转换效率，信噪比 @-~ )M_  
 建模/设计 z g@,s"`>  
— 场追迹： D};zPf@!p  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ;}t
EU'&  
}w#Ek=,s#o  
2. 系统说明 $ON4nx  
x}`]9XQ  
u]B15mT?  
Xy74D/ocui  
3. 建模&设计结果 }SdI _sLe  
f?ImQYqP
 
不同真实傅里叶透镜的结果： wc3
OOyP@0  
",b3C.  
tj:Q]]\M  
],fu#pi=]  
4. 总结 =?*6lS}gy  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Y\.ds%G  
O:=%{/6&D  
 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(%%bHi#V  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 PP{CK4  
nPW?DbH +  
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。 )wmG&"qsP  
m#D+Yh/y{n  
应用示例详细内容 Qg7rkRia  
0g-bApxz*&  
系统参数 xm)s%"6n  
;{n@hM*O  
1. 该应用实例的内容 >y2;sJ4]D%  
qfO=_z ES  
GwOn&EpY!  
%TY;}V59b  
2 kOFyD  
2. 仿真任务 x
}g5  
6I$laHx?  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 9@Iz:!oqb  
V)$y  
3. 参数：准直输入光源 -/#VD&MJO=  
2(-J9y|  
^4+ew>BLSv  
)yV|vn  
4. 参数：SLM透射函数 j|`6[93MG  
AoaRlk-#  
N=>6PLie  
5. 由理想系统到实际系统 wD|3Czc  
0!D,74r  
x[mxp/ /P  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 .4M8  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ;XJK*QDN  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 WjyuaAWY  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 dQ6n[$Q@N  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 oD$8(  
6.o8vC/PZ  
tho
AEG80  
4"OUmh9LHB  
>&@hm4  
应用示例详细内容 y_^w|  
^2gDhoO_  
仿真&结果 1v)X]nW  
9uXuV$.  
1. VirtualLab中SLM的仿真 y$n7'W6  
O
*hd@2hd  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 3)F9:Tzw1  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 H-?wEMi)*u  
 为优化计算加入一个旋转平面 ~R;9a"nr  
hK!Z~  
-#=y  
L53qQej<  
2. 参数：双凸球面透镜 x=+R0ny  
"
2>I?  
{U$qxC]M  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 \htL\m^$9  
 由于对称形状，前后焦距一致。 -hM nA)+  
 参数是对应波长532nm。 ]gN]Cw\L  
 透镜材料N-BK7。 wzw`9^B  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 Rw]4/  
Cd4a7<-  
JvA6kw,  
9n$0OH /q  
:<-,[(@bR  
 &cjE+  
3. 结果：双凸球面透镜 RwH<JaL:  
b&LfL$  
@ljvTgZ(X  
 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。 }yCw|B|a  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 -Cb<T"7  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 |!r.p_Zt  
*.
H1m{V  
#z|\AmZ\  
5zebH  
3xhv~be  
4. 参数：优化球面透镜 ];bl;BP  
^
y.e Fz  
btq`[gAF\  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 wi#]*\N\9  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 n@LR?  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 jL$&]sQ`O)  
 透镜材料同样为N-BK7。 E"ju<q/Q  
P!?Je/Tz]  
O[p;IG
`  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 p_!;N^y.  
Qm|Q0u  
0> pOP  
*7"R[!9  
5. 结果：优化的球面透镜 u-W6 hZ$  
,`7;S,f  
UcCkn7}  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 S~
"1q 0  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 M@a?j<7P,m  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 {VC4rA  
Q AJX7  
y(pHt  
p100dJvq  
6. 参数：非球面透镜 lVywc:X  
2 }QD>  
2#4_/5(j*  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 o0-7#2  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 aqvt
$u8  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 _VU/j9<+  
mU1lEx$  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 6qA48:/F=  
CPq{M.B  
aq[;[$w  
0NLoqq  
cH>rS\|Y  
7. 结果：非球面透镜 9wP_dJvb  
[/#c9RA  
2e}${NZN  
 生成期望的高帽光束形状。 fP`g#t)4Tu  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 p*10u@,  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 V/Hjd`n)`i  
,jWMJ0X/N=  
9Vx2VjK2'  
8y
}9X v  
NiU}A$U  
8. 总结 Dc |!H{Yr  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 U;n$  
cq'opjLf5  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 a^qLyF&F  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 <dx xXzLT  
!dfc1UjB  
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。 k%\_UYa  
`fEB,0j^  
扩展阅读 v}hmI']yf  
37)Dx  
扩展阅读 LTu cs}  
 开始视频 66<3zadJZU  
-     光路图介绍 
VOBzB]  
 该应用示例相关文件： "J]_B  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 -f0Nb+AR  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 !|`G<WD