[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) -<6?ISF2  
应用示例简述 \\FT.e
6  
1. 系统细节 DaQl ip  
 光源 DHWz,M  
— 高斯激光束 ~pQN#C)CO>  
 组件 be,Rj,-  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 a9.yuSzL  
— 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 ?FAI@
4  
 探测器 erUYR"  
— 视觉感知的仿真 \uJRjw+  
— 高帽，转换效率，信噪比 w]0@V}}u$o  
 建模/设计 VX$WL"A  
— 场追迹： '*b]$5*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。 $mn0I69  
h<Aq|*  
2. 系统说明 r\;fyeH  
BHUI1y5t  
3x0t[{l  
@vt.Db  
3. 建模&设计结果 w*ans}P7  
4a-JC"  
不同真实傅里叶透镜的结果： I x%>aee  
pUXoSnIq:  
H;1@]|sH#  
@b,Az{EH  
4. 总结 3#>W\_FY*D  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 !#c'| *k  
Jay"  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 !@=S,Vc.  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 vQljxRtW  
?;ok9Y  
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。 T-e
n|.  
N,Eap KG  
应用示例详细内容 $^ws#}j  
K*>%,mP$i  
系统参数 t*gZcw5 r  
!ZYPz}&N_  
1. 该应用实例的内容 7FG;fJ;&NZ  
hIJtu;}zU  
m2j&0z  
l6/VJ~(}'  
)L:zr#  
2. 仿真任务 : {p'U2  
s?w2^<P  
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。 9n& &`r  
~L)~p%rbi  
3. 参数：准直输入光源 ("9bV8:@B  
.[Sis<A]%  
{zwH3)|Hn  
"v8p<JfB`  
4. 参数：SLM透射函数 s#9q3JV0  
\MP~}t}c  
wjA wJOw|  
5. 由理想系统到实际系统 g#J`7n  
)+G"57p  
+%JBr+1#\  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 s1:Wrz?4  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 pU$k{^'UK  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 &93{>caf+  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 *N">93:  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 @Rr=uf G  
p F-Lz<V  
h?mDtMCw2  
mZ+!8$1X  
o(*\MTt?  
应用示例详细内容 2S?7j[@%i`  
vO}r(kNJ  
仿真&结果 %{u@{uG0'3  
r9[S%Def  
1. VirtualLab中SLM的仿真 uvId],dQ5  
e\%,\uV}  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 K:,V>DL  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 (` *BZ_  
 为优化计算加入一个旋转平面 \|HEe{nA  
m\&|#yq  
jIol`WX  
R#T-o,m  
2. 参数：双凸球面透镜 S!(3-{nC  
TSB2]uH  
&jE\D^>ko  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 &dyQ6i$],  
 由于对称形状，前后焦距一致。 r48|C{je-  
 参数是对应波长532nm。 $ev+0m_  
 透镜材料N-BK7。 O~3 A>j  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 #l=yD]tPU  
%'
Cj~An  
/<rvaR  
6G8No-#y  
vV,TT%J8D  
YYWD\Y`8  
3. 结果：双凸球面透镜  LA3m,  
ZQ`8RF *v  
M\]lNQA  
 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。 [`n_> p!  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ,'8%'xit  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 %_(vSpk  
R"B{IWQi  
A@A8xn%  
c]6b|mHT  
c!EA>:;(<  
4. 参数：优化球面透镜 Z& _kq|  
Qit&cnO
 
*u},(4Qf  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 'OY4Q'Z  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 y;b#qUd5a  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 $qNF /rF  
 透镜材料同样为N-BK7。 .9J^\%JD  
Ac:`xk<  
@6;OF5VsQ  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 _2fW/U54_  
btW#ebm  
Nq8ON!<<  
zMSwU]4I!  
5. 结果：优化的球面透镜 &jDN6n3z  
q/s-".%P  
|Z:yd}d  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 x@NfN*?/+i  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 Zbczbnj  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 +~8Lc'0aA  
o,7|=.-b  
}-3 VK%  
,6^<Vg  
6. 参数：非球面透镜 0#V"   
)!8qJQD  
cv'8_3  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 /YJo"\7  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 u?,>yf.;s  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 v=k+MvX  
}U}zS@kI  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ?_eLrz4>L^  
RY;V@\pRY+  
iv*RE9?^  
?!RbS#QV}  
+SFFwjI  
7. 结果：非球面透镜 R27'00(Z0  
Cy-p1s  
~XR('}5D  
 生成期望的高帽光束形状。 Wl| i$L)7  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 9vRLM*9|  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 z^9oaoTl  
ka_m Q<{9  
^G!c
v  
]]|#+$ ~  
rN1]UaT  
8. 总结 t|U5]$5  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ?mNB:-Q  
ag'hHF
V  
 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!X~!h-6~  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Kbu>U{'  
ct\msG }b:  
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。 Y-it3q'Z  
m* 3ipI{h  
扩展阅读 LATizu  
h,\{s_b  
扩展阅读 [8'?G5/n  
 开始视频 N82 6xvA  
-     光路图介绍 k|OM?\  
 该应用示例相关文件： ';R]`vWFe  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 b ri[&=  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 'xS@cFo(