[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) ~&wXXVK3  
应用示例简述 92P,:2`a  
1. 系统细节 FX7Cjo
#=R  
 光源 %-h7Z3YcN  
— 高斯激光束 %-@'CNP  
 组件 ax-=n(   
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 !pd7@FwC  
— 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`V
[;  
 探测器 SjZd0H0  
— 视觉感知的仿真 kN'|,eKH4  
— 高帽，转换效率，信噪比 B]'e$uyL7  
 建模/设计 M,b<B_$  
— 场追迹： E0sbU<11  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 K%Usjezv&  
Mq+viU&   
2. 系统说明 tpv?`(DDU  
>[Xm|A#  
pu\b`3C(  
$se !8s"  
3. 建模&设计结果 3mpP|b"  
?,WUJH?^  
不同真实傅里叶透镜的结果： N+*(Y5TU  
#Y;.>mF  
+<)tql*  

TZ^{pvBy  
4. 总结 \1=T sU&^  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 P/FrE~  
{@Blj3;w}  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 .[edln  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 $@_
YdZ!  
! a86iHU  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 Ro$j1Aw(  
bq:wEMM4s  
应用示例详细内容 lKf Mp1  
G i$  
系统参数 IetCMp  
{&u Rd?(  
1. 该应用实例的内容 0w^jls  
t@X M /=d  
iYkRo>3!QX  
B#J{F  
`ffj8U  
2. 仿真任务  UP\8w#~  
ri_P;#lz  
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。 CoKiQUW  
DG_}9M!DW@  
3. 参数：准直输入光源 4#TnXxL  
A$/KP\0Y2  
cB{%u '  
@8|~+y8,  
4. 参数：SLM透射函数 72`/d`  
)8
:n}w  
!$xzAX,  
5. 由理想系统到实际系统 ZQ@3P7T  
Q?Wr7  
P~&O4['<  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ;9K[~  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 mG X\wta  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 X88F>1}  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 O2C6V>Q;  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 MY&<)|v\  

wbBE@RU>!  
TV? ^c?{5  
L%f
-L.9`u  
2%bhW,?I  
应用示例详细内容 ,A
k ^nX  
7Ez}k}aR<  
仿真&结果 HP#ki!'  
S 9WawI  
1. VirtualLab中SLM的仿真 bS,etd  
ubD#I{~J  
 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)。 .Xi2G@D  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 Ks|gL#)*Ku  
 为优化计算加入一个旋转平面 \Ph]*%  
q{/*n]K  
8:~b &>  
anLbl#UV  
2. 参数：双凸球面透镜 B.El a  
L+Eu d  
4yhcK&  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 [@g~  
 由于对称形状，前后焦距一致。 Xp#~N_S$  
 参数是对应波长532nm。 [ ynuj3G V  
 透镜材料N-BK7。 >)4.$#H  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 K@HLIuz4t  
Ln:lC( '  
li@kLh  
%,XI]+d  
L+7*NaPY*  
M'YJ"  
3. 结果：双凸球面透镜 >cT
jA):  
YjX*)Q_sl?  
{QMN=O&n  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 -gB{:UYi3  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 k2pT1QZnt  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 TFYw  
a`s/qi  
wBLsz/  
rJX\6{V!_  
("b*? : B  
4. 参数：优化球面透镜 V>
AS%lXj  
2g0K76=Co:  
XYMxG:  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 RFB(d=o5S  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 b##1hm~+9  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 SijS5irfk  
 透镜材料同样为N-BK7。 EPv%LX_j  
'\ XsTs#L  
LGAX
"/LX  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 g(nK$,c  
/;7ID41  
$Vsy%gA<  
!n:uiwh  
5. 结果：优化的球面透镜 jK e.gA  
4? v,wq  
a/:]"`)  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 UUGe"]V^g:  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。  ;HP#bx  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 K\~v&  
{79qtq%W{  
1!d)PK>1$  
sSz%V[XWL  
6. 参数：非球面透镜 4 ]sCr+
 
brfKd]i  
{!MVc<G.  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 'd+
:D'  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 lYP~3wp99  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 [t$4Tdd  
[1Uz_HY["3  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 BD4`eiu"  
V!W1fb7V  
jAZ >mo[  
_=?2 3
 
W~<m[#:6C  
7. 结果：非球面透镜 v~f'K3fLp  
D,E$_0  
`On3/gU|  
 生成期望的高帽光束形状。 SD^E7W$?  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 F(;jM(  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ^j
[Ku  
o(zTNk5d  
/z
#F,NB  
ld95[cTP  
N2[jO+6  
8. 总结 >K5~:mx#3  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 S*xhX1yUi  
Ox|TMSb^  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Li]k7w?H  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 6< >SHw  
^&-a/'D$,  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 >J@egIKzP  
@+:4J_N  
扩展阅读
%<AS?Ry  
|Q5+l.%  
扩展阅读 WcU@~05b  
 开始视频 Xo8DEr  
-     光路图介绍 JtFiFaCxY  
 该应用示例相关文件： ~$Y
|ca  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 .yX>.>"T|  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 IkU|W3Vo