[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) |Is'-g!  
应用示例简述 t*z'c  
1. 系统细节 G:Hj;&'2  
 光源 +Hy4s[_|  
— 高斯激光束 ABWb>EZ8  
 组件 wr@GN8e`  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 (Nt[v;BnO  
— 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 PHkDb/HIx|  
 探测器 <kc]L x  
— 视觉感知的仿真 5fq.*1f  
— 高帽，转换效率，信噪比 >6K4b/.5w  
 建模/设计 M]0^ind  
— 场追迹： RV]a%mVlM  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 X\G)81Q.S  
U2&HSE|2J  
2. 系统说明 pYGYy'%A'  
T+W3_xISX  
;l`X!3  
q6)p*}-  
3. 建模&设计结果 ^fZGX<fH   
j&llrN  
不同真实傅里叶透镜的结果： (1y='L2rj  
W%zmD Hk~  
%Ht^yemQ  
T+BIy|O  
4. 总结 )v-Cj_W5]"  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 %g-0O#8}  
[#zE. TW  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 T:)% P6/  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 9C1
b^^Kb  
5)x6Q|-u  
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。 0
Ts!(b]B  
z qO$  
应用示例详细内容 |<QI%Y$dr  
%d-`71|lG^  
系统参数 `&G}
 
-}AE\qXs/  
1. 该应用实例的内容 7Ff?Ysr  
J2Y 3er  
iZu:uMoc  
I-,Xwj-  
~\-r  
2. 仿真任务 V[To,f  
J(&Gmk9&  
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。 j`+0.Zlq  
:MdEr//w  
3. 参数：准直输入光源 # s,Y% Bce  
+Gp!cGaAm  
"?`JA7~g  
lxCX-a`@p  
4. 参数：SLM透射函数 A@\
qoS[  
\/X{n*Hw?  
Y)5)s0}  
5. 由理想系统到实际系统 oFwG+W/  
^,~N7`  
&s2#1  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 &l?N:(r  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 Iy6p>z|  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 EK:Y2WZ  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 N!.kq4$.  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 q!9^#c  
5_PWGaQa  
@yCW8]  
x$*E\/zi<!  
y`\mQ48V  
应用示例详细内容 (v|ixa  
BQ5_s,VM  
仿真&结果
LAizx^F  
V>1D1  
1. VirtualLab中SLM的仿真 0I(uddG3  
3"f)*w7d  
 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)。 9$:QLE+t  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 [..,(  
 为优化计算加入一个旋转平面 /0Rt+`  
:QxL 9&"  
0,;E.Py?.  
0zlM.rjEZ  
2. 参数：双凸球面透镜 M" xZz  
h85(N  
d3\OHkM0^  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 }g%KvYB_  
 由于对称形状，前后焦距一致。 3"HGEUqA  
 参数是对应波长532nm。 97['VOh0  
 透镜材料N-BK7。 9k714bnMLX  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 E_ o{c5N  
E\ K  
!G+n"-h9'  
L*kh?PS;  
P@^z:RS*{  
M"k3zK,  
3. 结果：双凸球面透镜 fF8a 1XV  
\f8P`oET~  
vg
UhN_rK  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 P-/XYZ]`  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 j CTQsV  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 "3U{h]  
D[?
k ,*  
|V5$'/Y  
]+^;vc 1r  
OqEg{o5 a&  
4. 参数：优化球面透镜 m_{%tU;N  
NB|RZ
f9M  
~rVKQ-+4&  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 */0vJz%<.M  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 zbF:R[)  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 [u`17hyX  
 透镜材料同样为N-BK7。 Ov0O#`  
~zXG<}n  
1q
B!RIau  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Fg
FJ0fo  
2<46jJYL'  
rW=k%# p  
k"Z"$V2i  
5. 结果：优化的球面透镜 %a)0?U  
r`&2-]  
 kg/+vJ  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 v!pj v%  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 RTgQ#<W8  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 !s#'pTZk4  
|.Y@^z;P3  
O<eWq]  
78^UgO/  
6. 参数：非球面透镜
#{)r*"%  
2$j Ot}  
j#Ky0+@V  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 F#!@}K8  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 X]&;8  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 H|rX$P  
avHD'zU}N  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 uFm(R/V  
+WU|sAK"  
h a,=LV  
Tdk2436=  
KG4#BY&^  
7. 结果：非球面透镜 =ELDJt  
n!l./>N  
^hl]
s?"3  
 生成期望的高帽光束形状。 Q}=W>|aE.  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 lgv-)5|O+H  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 %ojR?=ON  
(.@p4q Q-  
}ZM*[j  
'Ec:l(2Ec  
7T|J[WO  
8. 总结 0]h8)EW  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 </
+%R"`  
M3jv aI  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 YvxMA#  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 9A*?E  
\CJx=[3(  
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。 23(E3:.  
%0~wtZH_!  
扩展阅读 @o3R`ZgC]\  
4B3irHs\Q  
扩展阅读 aCYm$6LmA  
 开始视频 V~J2s  
-     光路图介绍 ?5r2j3mqgv  
 该应用示例相关文件： q
j3bt_F!x  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 xT=kxyu  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 FVC2XxP