[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) Cw&KVw*  
应用示例简述 IH+|}z4N?>  
1. 系统细节 0o&5]lEe  
 光源 Qo|\-y-#  
— 高斯激光束 >XfbP]
  
 组件 j0q&&9/Jj  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 X^j
fuA  
— 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 l.M0`Cn-%  
 探测器 4o5t#qP5$S  
— 视觉感知的仿真 c-sfg>0^  
— 高帽，转换效率，信噪比 tQ#n${a@f  
 建模/设计 La[V$+Y  
— 场追迹： do'GlU oMC  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 FGzwhgy  
G 01ON0  
2. 系统说明 ,eS)e+yzc2  
d&>^&>?$zh  
UJ2U1H54h  
6_B]MN!(  
3. 建模&设计结果 =?8@#]G+  
6ik$B  
不同真实傅里叶透镜的结果： f _:A0  
<F'\lA9  
r<$y=B  
{_*yGK48n  
4. 总结 E"IZ6)Q  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Q+{n-? :  
&H+xzN  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 *0ro0Z|Iq  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 eyxW 0}[  
|I=T@1_D  
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。 kq-) ^,{y  
3XNCAb2  
应用示例详细内容 3OB"#Ap8<  
C,eu9wOT  
系统参数 %a7$QF]  
k}rbim  
1. 该应用实例的内容 F"mmLao  
A@u@ift  
5bb(/YtFy  
~$J2g  
-G=]=f/'  
2. 仿真任务 yt2PU_),  
~VB1OLgv#.  
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。 0*v2y*2V  
7}mFL*  
3. 参数：准直输入光源 Ho]su?  
:23P!^Y  
=EsavN  
xyxy`qRA  
4. 参数：SLM透射函数 % AgUUn&k  
d_P` qA  
(h `V+  
5. 由理想系统到实际系统 'c~4+o4co  
[fyLV`  
H,NF;QPPC  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 SS2%qv  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 @}ZVtrz  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 wgA_38To  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 cH)";]k*-  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 v` r:=K  
w2'5#`m  
|l!aB(NW  
Yr|4Fl~U  

S|}L&A  
应用示例详细内容 Ea=P2:3*  
yh=N@Z*zP  
仿真&结果 %jM,W}2  
K<J9~  
1. VirtualLab中SLM的仿真 S]{oPc[7  
@o.I;}*
N  
 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)。
Mb=" Te>|  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 Ir]
\|t  
 为优化计算加入一个旋转平面 54qFfN8O  
b`_Q8 J  
Y9|!+,  
#LCb  
2. 参数：双凸球面透镜 )`}:8y?  
PI<vxjOK`  
I}Q2Vu<  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 XfmwVjy  
 由于对称形状，前后焦距一致。 Xm&L BX  
 参数是对应波长532nm。 h`wD  
 透镜材料N-BK7。 tnIX:6  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 {>;R?TG]$  
GKCroyor  
:Qq#Z  
{XHh8_^&  
h7@6T+#WoT  
NuI9i
U  
3. 结果：双凸球面透镜 E)3NxmM#  
i?;Kq~,  
d!{r v  
 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。 L=h'Qgk%  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ET >](l9  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 BORA(,  
G/ 5%.Bf@  
 C.QO#b  
a: K[ y  
u
VU)d1N  
4. 参数：优化球面透镜 y_9Ds>p!T  
)CyS#j#=  
'H!XUtFs"  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 6@Y|"b  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 1nOCQ\$l  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 y3ikWnx  
 透镜材料同样为N-BK7。 Np)lI
GE  
\
di=  
)_NO4`ejs/  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 BPHW}F]X  
E!AE4B1bd  
S@sO;-^+  
07$o;W@  
5. 结果：优化的球面透镜 d5l UGRg  
Xry47a )  
%%wNZ{  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 Ca3~/KrM  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 PxE3K-S)G  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 4Xv*wB1  
hpJ-
r  
#o2[h
ibq  
-!9G0h&i|  
6. 参数：非球面透镜 FCn_^l)EA  
6`-jPR  
E.>4C[O  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 7[wieYj{  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 .>nRzgo  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。
8JD,u  
2Wb]4-  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Hq 188<  
e~':(/%|5;  
)F2OT<]m,  

!Rt>xD  
Oc; G(l(  
7. 结果：非球面透镜 @ry_nKr9  
?F;8Pa/  
PiYxk+N  
 生成期望的高帽光束形状。 N
.{D$"  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 &8 x-o,  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 E@3aI Axh  

eGHaY4|  
JO<wU  
*D3/@S$B  
bY0|N[g  
8. 总结 ZQ0F$J)2~  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 @|%2f@h  
W#sU`T   
 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`m54f@U  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。
Z)aUt Srf  
4_cqT/  
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。 >oe]$r  
9*?oYm;dX  
扩展阅读 Y.r+wc]  
C 6AUNRpl  
扩展阅读 \;"=QmRD%:  
 开始视频 iW /}#  
-     光路图介绍 5o8EC" 0  
 该应用示例相关文件： {jX2}  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 HoL Et8Q  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 H+Sz=tg5