[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) x[mxp/ /P  
应用示例简述 )HrFWI'Y  
1. 系统细节 ^w0V{qF{  
 光源 |H:JwxH  
— 高斯激光束 SIJ:[=5!7  
 组件 LvWl*:z  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 +E8Itb,  
— 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 E+Jh4$x{  
 探测器 `1cGb*b/  
— 视觉感知的仿真 AL%gqt]  
— 高帽，转换效率，信噪比 ^2gDhoO_  
 建模/设计 1v)X]nW  
— 场追迹： i6"/GSA  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ]=s!cfu  
G}o?lo\#h  
2. 系统说明 6^W6As0  
"(@W^qF}d  
dXkgWLI~  
5yvaY "B  
3. 建模&设计结果 BrW1:2w >\  
i[:S *`@S  
不同真实傅里叶透镜的结果： ;l^4/BR  
<@BzF0  
Fq{Z-yVp  
[x{S ,?6  
4. 总结 sU {'  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Gj[+{  
'%W'HqVcG1  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 qz|`\^  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 87/!u]q  
x+kP,v  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 kI|Vv90l  
U'pm5Mc\q  
应用示例详细内容 ?
e? mg  
< q6z$c)K  
系统参数 mhp&; Q9  
}3tbqFiH  
1. 该应用实例的内容 ?/mkFDN  
"W_C%elg  
oo{5:  
!i0jk,[B=  
VS$ZR'OP0  
2. 仿真任务 /h4 ::,  
d^"dL" Q6m  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 xy@1E;  
@w1@|"6vF  
3. 参数：准直输入光源 }$K2h*  
r]x;JBy  
l@+WGh  
,hj5.;
M  
4. 参数：SLM透射函数 )I80Nq  
%G%##wv:  
)PC(1Zn  
5. 由理想系统到实际系统 cD-.thHO  
Da)rzr|}>3  
b P>!&s_  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 4X2XSK4  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 s52c`+  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。
qp(F}@  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 O*3x'I*a  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 qyP|`Pm4  
sSLs%)e|:  
h&7]Bp  
>uN`q1?l'  
o.tCw\M$g  
应用示例详细内容 Rd5ni2-nve  
/Kmzi9j+  
仿真&结果 1sFTXl  
L[zg2y  
1. VirtualLab中SLM的仿真 S7-ka{S  
KlgPDV9mg  
 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)。 Si<9Oh  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 $!c)%qDq  
 为优化计算加入一个旋转平面 t<O5_}R%d  
-GkNA"2M[  
/^~3Ib8Fw+  
~Mv@Bl  
2. 参数：双凸球面透镜 73/kyu-0%  
Dc |!H{Yr  
`BKo`@  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 +zxj-diM  
 由于对称形状，前后焦距一致。 JZp*"UzQr  
 参数是对应波长532nm。 _8C0z=hz  
 透镜材料N-BK7。 =z'w-ARy  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 r}
OK3J  
v}hmI']yf  
N9r}nqCN  
LTu cs}  
C+-GE9=  
de{KfM`W;  
3. 结果：双凸球面透镜 Gx?p,Fj  
nAn/Vu  
#LlHsY530N  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 ~\tI9L?|A  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 *loPwV8  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 0bxB@(NO  
ODK$G [-  
!3>(fj+QS  
P"0S94o:5J  
Y|J\,7CM  
4. 参数：优化球面透镜 p<>%9180!F  
P0J3ci}^  
ud K)F$7  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 2wE?O^J  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ((A]FOIbO  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 SU;PmG4  
 透镜材料同样为N-BK7。 ]Q=D'1MM  
(OT /o&cQ  
$X_JUzb  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 <=8REA?  
Zrp`91&I  
[-!   
x[7jm"Pz  
5. 结果：优化的球面透镜 <}-[9fW  
T^u][I3*  
e2Sm.H '  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 zVe@`gc  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 zCKZv|j6  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 z]ZhvH7-  
([zt}uf  
kH1hsDe|&y  
mD-qJ6AM  
6. 参数：非球面透镜 6V\YYrUz  
R0y={\*B5k  
`m?%{ \  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 O{a<f7 W  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ep .AW'+  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ,wE]:|`qJ  
a'f"Zdh%w  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 V0 x[sEW  
}$3eRu +  
x/
Se /C  
aO('X3?  
BL<
.u  
7. 结果：非球面透镜 fv_}7t7  
pkpD1c^  
V%'`nJ!  
 生成期望的高帽光束形状。 Qk<W(  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 "P HkbU  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 W-q2|N
K  
RvKP&  
"l!WO`.zp=  

.GUm3b  
BJ!b LQ  
8. 总结 y:(OZ%g  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 l CHaRR7  
SA&0f&07i  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 /e :V44  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 A<l8CWv[  
Jm$.$B&I  
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。 YO7Y1(`  
)z-)S  
扩展阅读 0xrr9X<  
zbK=yOIOd  
扩展阅读 lP& 7
U  
 开始视频 ,/AwR?m  
-     光路图介绍 \Km!#:  
 该应用示例相关文件： P:h
;"  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 m7wD#?lm  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 W[BZ/