[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) ci*rem  
应用示例简述 DCr&%)Ll  
1. 系统细节
t4(Z@X$  
 光源 C$?gt-tJ'  
— 高斯激光束 ScOiOz:Ha  
 组件 vOIK6-  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 J=?`~?Vbo  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 dC+WII`V  
 探测器 r Q)?Bhf  
— 视觉感知的仿真 Z./$}tVUG  
— 高帽，转换效率，信噪比 QS(aA*D  
 建模/设计  %f3qCN  
— 场追迹： DmzK* O{  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 D>tex/Of3  
v$
~1{}iI5  
2. 系统说明  *-Y`7=^$  
} )DE  
X
c8r[dX  

ybk~m  
3. 建模&设计结果 rywui10x*  
4z6i{n-k  
不同真实傅里叶透镜的结果： _mSDz=!Z3  
WEy$SN+P  
v *'anw&Z  
y,&'nk}  
4. 总结 DzZEn]+zt  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Ub[SUeBGH  
<46>v<  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 K|^PHe  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 VZveNz@]r  
rgq~lZ.U4K  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 ki|KtKAu_9  
HrOq>CSR  
应用示例详细内容 SXqWq  
*Wbs{>&No  
系统参数 2fqg,_  
#BPJRNXd  
1. 该应用实例的内容 T'i^yd}*v  
HpLCOY1-  
Kd='l~rby  
69q#Z
w[,,  
6=pE5UfT  
2. 仿真任务 .4CCR[Het  
y~ 2C2'7  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 F#b^l}  
zv%]j0 ?  
3. 参数：准直输入光源 bF2RP8?en  
3#\++h]QZ  
*sJT\J$D[  
 lL\%eQ  
4. 参数：SLM透射函数 *r)/Vx`S  
bm>N~DC  
KUD.hK.  
5. 由理想系统到实际系统 Ppton+?(  
!l6Ez_'  
k`we_$/Gw  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 isBtJ7\Sc  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 o:wI{?%-3  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 V><,.p8  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 gPE`mE  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 UWXl c  
"1P[D'HV4|  
\k4em{K  
XJZ\ss  
M&[bb $00j  
应用示例详细内容 QjlQsN!  
c1ga{c`Z  
仿真&结果 K0aT(Rc e  
Vi m::  
1. VirtualLab中SLM的仿真 A:$4cacu9  
eG_@WLxwD  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 8@ZZ[9kt  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 Qx")D?u  
 为优化计算加入一个旋转平面 +dG3/vV  
&wa2MNCG8  
@fQvAok  
MvKr~  
2. 参数：双凸球面透镜 Zxw cqN  
i7XM7+}  
U-*`I?~=4  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 5i@
WBa  
 由于对称形状，前后焦距一致。 h/oC9
?v  
 参数是对应波长532nm。 V/&JArW  
 透镜材料N-BK7。 a$=He   
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 12VSzIm  
Y'^+KU  
L`"j>),  
^O3i)GO  
$5wf{iZY.Q  
["_+~*  
3. 结果：双凸球面透镜 ],~H3u=s3  
2C Fgit  
it$w.v+W7V  
 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。 FeT| Fh:L  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 w{WEYS
 
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 G,}"}v:  
K`0'2  
ffQm"s:P  
?j;,:n  
n_{az{~  
4. 参数：优化球面透镜
l*w*e.ezQ  
BR-4L2[  
vD^Uod1  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 6)veuA3]  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 FL{$9o\@  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 @R_ON"h  
 透镜材料同样为N-BK7。 g/4ipcG;N  
CjGQ  
af'gk&%  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 90 >
V he  
:6qt
[(<"  
*zwo="WA\t  
W1&"dT@  
5. 结果：优化的球面透镜 1+#E|YWJ  
qg2Vmj<H  
v
?YxF}  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 f~R+Q/Gtz`  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。  20]p<  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 f@ILC=c<  
nT%ko7~-  
q+
BG  
}tO>&$ Z6f  
6. 参数：非球面透镜 8+ ]'2{  
^ib =fLu  
Z7NR%u_|[  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 <1#hX(Q  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 @qSZ=  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 @*roW{?!  
L_tjclk0J  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Us.k,  
CFUn1^?0  
HQNpf1=
D  
Sf*gAwnW  
"yc|ng  
7. 结果：非球面透镜 Ciy%7_~\  
y'!"GrbZ  
>Q=Q%~  
 生成期望的高帽光束形状。 ~e&O?X  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 \EXa 9X2  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 4Y{;%;-i  
dQz#&&s-  
IL1iTRH  
lD{*Z spz  
_'4S1  
8. 总结 K $WMrp  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 (I#mo2  
*I[tIO\  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 G+2 ,x0(  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ROXa/  
?E<9H/  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 ^wD`sj<Qg  
Z6-ZAS(>m  
扩展阅读 0gGr/78   
LpL$=9  
扩展阅读 5,4m_fBoW  
 开始视频 CvR-lKV<  
-     光路图介绍 Cg|\UKfy$  
 该应用示例相关文件： w IP4Z^  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 Uy.ihh$I-  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 CYlS8j