[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) jd ;)8^7K  
应用示例简述 [[^r;XKQ  
1. 系统细节 >^`#%$+  
 光源
[&*irk  
— 高斯激光束 d+v|&yN  
 组件 JUA%l  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 r9u'+$vmF  
— 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 yW1N&$n  
 探测器 ,&4 [`d  
— 视觉感知的仿真 @H$am  
— 高帽，转换效率，信噪比 PSu]I?WF  
 建模/设计 jrN 5l1np  
— 场追迹： okRt^qe  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 N?{Zrff2"O  
aC1 xt(  
2. 系统说明 @q<h.#9  
nt|n[-}  
=Xr{ Dg  
<ZZfN@6  
3. 建模&设计结果 ~h8k4eM  
W`_Wi*z4  
不同真实傅里叶透镜的结果： B^dMYFelJ  
]wV\=m?z&  
~l'[P=R+8  
T<7}IH$6xE  
4. 总结 Pfvb?Hy  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 `_Iyr3HAf  
A ;`[
va  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 i=b'_SZ'  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 |AvsT{2  
 !vl1#@  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 =r]_$r%gR  
#Qz9{1\G  
应用示例详细内容 4jZt0  
Uhh[le2 %  
系统参数 R6;229e  
<LBC
u;  
1. 该应用实例的内容 md{1Jn"  
%`G
}/"  
5C`Vno~v  
X%*BiI  

X J]+F  
2. 仿真任务 6tVp%@  
)06. dZq\  
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。 /8_x]Es/  
NODE`VFu  
3. 参数：准直输入光源 U.^
%7.  
^|rzqXW  
k~<ORnda  
0\ j)!b  
4. 参数：SLM透射函数 2V9"{F?  
@d3yqA  
yyVJb3n5:!  
5. 由理想系统到实际系统 bsc b
 
&{M-<M  
Gqar5  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 9WoTo ,q  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 G7-.d/8|^  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 \"K:<+RH  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 v%c--cO(S4  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 :oZ~&H5Q  
Sf`?j  
I%{D5.du  
IU}g[OCu  
"\afIYS I  
应用示例详细内容 k lr1"q7  
w~9Y=|YI7  
仿真&结果 .0y .0=l  
:Ot5W  
1. VirtualLab中SLM的仿真 H0lAu]~R_W  
kafj?F  
 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)。 w01\KV  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 &eg@ZnPn  
 为优化计算加入一个旋转平面 .ddf'$6h  
d{'u97GDc  
UUgc>  
$kQQdF  
2. 参数：双凸球面透镜 t_X=x`f  
QN~9O^  
Qo["K}Ty  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 <^A1.o<GN  
 由于对称形状，前后焦距一致。 /Q9iO&Vu  
 参数是对应波长532nm。 'khhn6itA  
 透镜材料N-BK7。 5
@Xy) z  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 @F5QgO J&r  
c$%I^f}'  
Wf$P+i*  
H]f
8W]"c[  
v.H@Ey2  
'F8:|g  
3. 结果：双凸球面透镜 xb(y15R\I  
%LdFS~  
W(*?rA-PP  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 tj!~7lo  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 QW@`4W0F  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 q&k?$rn  
?m.Ry  
->YF</I  
71yf+xL  
^5gB?V,  
4. 参数：优化球面透镜 K06&.>v_  
bU"2D.k  
Rwz (20n\^  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 XbAoW\D(  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 D~<0CQ3n.  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 O>L 5 dP  
 透镜材料同样为N-BK7。 ulnlRx  
wd~!j&`a  
:E9@9>3S  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 RV+0C&0ff  
VbzW4J_  
L[:b\O/p,  
_NJq%-,'  
5. 结果：优化的球面透镜 !"x&tF  
&!FWo@  
2l!* o7  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 ( u}tUv3  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 H#j Z'I  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 &ffd#2f`@  
! .|\}=[e  
dD8f`*"*=  
}xM >F%  
6. 参数：非球面透镜 Vam4/6  
[S!_ubP5  
kFHtZS(  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 rYMHc@a9(  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 U: Q&sq8U  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 OmX(3>:9  
aC2\C=ru_  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 g!`$bF=e  
{m+(j (6-  
<U() *0  
!,< )y}L^)  
PxHHh{y%c  
7. 结果：非球面透镜 gNG_,+=!  
!*C9NX  
Xm2p<Xu8h  
 生成期望的高帽光束形状。 _7"G&nZ0  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 sC.aT(meJ  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 +8AGs,  
u;qBW uO  
|H'4];>R?  

gjVKk
 
8E| Nf  
8. 总结 jQiKof>  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 +5+?)8Ls  
2& l~8,  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 8 3wa{m:  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 P+~{q.|._c  
$*`=sV!r  
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。 }G#TYF}  
>wpC45n)9N  
扩展阅读 T.sib&R  
CcZ\QOet&C  
扩展阅读 9_z u*  
 开始视频 Sb&[V>!2^  
-     光路图介绍 {\Eqo4A5}  
 该应用示例相关文件： <Yk#MeiEp  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 *c+Kqz-  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 ^Z{W1uYi