[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) ryTtGx%a  
应用示例简述 $C8s  
1. 系统细节 K:Z|# i-  
 光源 OO;I^`Yn  
— 高斯激光束 >jc17BJq
 
 组件 O\
w-hk  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 (R!.=95@  
— 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 _;-b ZH  
 探测器 ZV[-$  
— 视觉感知的仿真 &pAmFe  
— 高帽，转换效率，信噪比 \G6V-W  
 建模/设计 pH0MVu(W  
— 场追迹： :{?Pq8jP  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 Ljk0K3Q6>  
4rD&Lg'  
2. 系统说明 ~Yg+bwh  
_Fjax  
QtOT'<2t]  
MA v-
#  
3. 建模&设计结果 ,km`-6.2?  
3.%jet1  
不同真实傅里叶透镜的结果： ~P9^4  
bbWW|PtWwP  
l+?sR<e?!  
7[8d-Sf24{  
4. 总结 x!UGLL]_M  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 8+~'T|  
3UJSK+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。 ;AT~?o`n  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 !XY}\zKq  
5 Praj  
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。 dj3E20Ws  
"9;Ay@'B  
应用示例详细内容 wr2F]1bh@  
/fxv^C82yv  
系统参数 N'8}5Kx5  
hle@= e/n  
1. 该应用实例的内容 CePI{`&,  
1VG7[#Zy  
OI)/J;[-e  
bd`}2vr  
lAx8m't}6  
2. 仿真任务 {^Q1b.=  
o]0\Km  
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。 yzJTNLff  
$9<P3J 1  
3. 参数：准直输入光源 7XiR)jYo*  
wU5= '  
.p\<niu7  
AO0aOX8_+D  
4. 参数：SLM透射函数 ['@R]Si"!  
C?PgC~y)  
t8S,C4
 
5. 由理想系统到实际系统 U\;mM\2rE  
@ {8xL  
N x/_+JWje  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 9'h4QF+Y  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 zY\MzhkX,  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 %;YERO!  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 P!lTK
  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 gz`P~7-w:  
hkR Jqta)  
BxGz4  
i>AKXJ+  
8f-B-e?k  
应用示例详细内容 i^6g1"h  
OeY+Yt0  
仿真&结果 O:te;lQK  
I i J%.U  
1. VirtualLab中SLM的仿真 ;O *o  
*qL"&h5W  
 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)。 {#uf#J|  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 y ;T=u(}  
 为优化计算加入一个旋转平面 T\$r|  
kG]FB.@bG  
)\0LxsZ  

g+92}$_  
2. 参数：双凸球面透镜 Z)H9D(Za  
e(sV4Z~  
ryoD 1OE  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 9N{"ob Z  
 由于对称形状，前后焦距一致。 _;`g*Kx  
 参数是对应波长532nm。 .eM A*C~n  
 透镜材料N-BK7。  Q~AK0W  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 *heX[D &>)  
'Lv>!s 7  
gjhW
oZV  
_.$g?E/(  
k6W [//  
rD SUhO{V  
3. 结果：双凸球面透镜 Xu#K<#V  
A]"IQ-  
5_ioJ  
 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。 jCv%[H7  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 0`l(c  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 MnymV;y"  
(.54`[2+L  
NKS-G2Y<P  
f1UG
DC<p9  
/J0ctJ2k  
4. 参数：优化球面透镜 # ~T KC|G  
%O_Ed {G4t  
p(]o#$ 6[  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 7BDoF!kCx  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 8q#Be1u<s2  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 {!rpE7P-  
 透镜材料同样为N-BK7。 vx8-~Oq{|;  
a)GT\1q  
gXI8$W>  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 BSib/)p  
nI6[y)j  
#GT4/Ej}W  
F-2&P:sjQ  
5. 结果：优化的球面透镜
qCaM]Y  
V[N4 {c  
@$(@64r  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 nofK(0TF  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 k+FiW3-  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 ?h4Rh0rkX  
>k{KwFB^S  
Us*"g{PQ  
$5n6C7  
6. 参数：非球面透镜 >m;*Zk`  
urK[v  
jsrIZbN  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 Y"&1jud4xl  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ^sA"&Vdr^  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ~)\E&c  
=`MU*Arcs[  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 R|
h(SXa  
/Sag_[i  
?pJUbZ#J  
~qxuD_  
L&2 Zn{#`  
7. 结果：非球面透镜 M:? :EJ  
P<<hg3@  
IT\lkF2  
 生成期望的高帽光束形状。 ?g21U97Q  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 <(U:v  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 t$W~X~//  
C_JDQByfL  
*?GV(/Q  
yxt`  
}.j09[<  
8. 总结 4pfv?!Oj  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 OAhCW*B  
h7h[!>  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 |tkhsQ-;  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 7sci&!.2`  
17nONhh  
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。 `Ko6;s#  
lrXi*u]  
扩展阅读 &>. w*  
OYsG#  
扩展阅读 ZV;lr Vv  
 开始视频 c5t],P  
-     光路图介绍 C=z7Gk=  
 该应用示例相关文件： j\Z/R1RcW  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 9<ev]XaSl  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 ^l(Kj3gM