[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) 3&9zGy{V+  
应用示例简述 1 KB7yG-#6  
1. 系统细节 ENyAF%6  
 光源 z^3Q.4Qc6^  
— 高斯激光束 y7La_FPrl  
 组件 VY_f =  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ~$*`cO  
— 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 fCr\u6Tb  
 探测器 eQ\jZ0s;p  
— 视觉感知的仿真 ]<+3Vw  
— 高帽，转换效率，信噪比 wI>h%y-%!  
 建模/设计 ?UJSxL  
— 场追迹： >|(%2Zl  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 zv@bI~3~  

&M=3{[  
2. 系统说明 p;e$kg1  
Q ]0r:i= .  
shNE~TA  
yXrd2?Rq@  
3. 建模&设计结果 B5 &YL  
}+_9"YQ:  
不同真实傅里叶透镜的结果： -_HRqw,Z0  
:Dj#VN  
}U i_ynZ!  
w#<p^CS  
4. 总结 @ge LW!  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 H@4/#V|Uy  
i3d y  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 "]UIz_^'`U  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 DU`v J2  
ZqFUPHc  
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|-j]Ne  
*k4+ioFnKE  
应用示例详细内容 5v+L';wx[T  
6: GN(R$0  
系统参数 !")WZq^`  
@C07k^j=U  
1. 该应用实例的内容 _6LH"o3  
X+%u(>>  
M_; w%FV  
hRLKb}  
cPJ7E  
2. 仿真任务 ,$ mLL  
^9s"FdB]24  
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。 uD[^K1Ag]^  
5)8.  
3. 参数：准直输入光源 W%WC(/hor  
)lOji7&e  
k0knPDbHv  
}I)z7l.  
4. 参数：SLM透射函数 4Lw'v:(  
ij!*CTG  
<0>[c<{V<  
5. 由理想系统到实际系统 zG<0CZQ8  
TRo4I{L6S  
|w4(rs-  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 u,\xok"  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 p[b7E`7  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 4V1|jy3  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 ZRUh/<\[  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 D*qzNT@`LR  
K# /Ch5?  
$=lJG(2%  
jKYm/}d  
kv/(rKLp*  
应用示例详细内容 `k!UjO72  
y6bjJ}  
仿真&结果 YyG~#6aCh  
48;~bVr}  
1. VirtualLab中SLM的仿真 pL%4= ]m  
~yd%~|  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 coSTZ&0  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 FR
c |D  
 为优化计算加入一个旋转平面 r
oL}lM$  
tjt=N\;  
"\}21B~{7'  
0:s8o@}  
2. 参数：双凸球面透镜 H RWZ0 '  
UQSX<6"  
=>P_mPP=  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 A<a2TXcIE3  
 由于对称形状，前后焦距一致。 B{^`8Htrn  
 参数是对应波长532nm。 X4XFu  
 透镜材料N-BK7。 #%;<FFu\  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 gW/QFZjY  
bU:V%B?=]  
9&&kgKKGQ  
%}\ vW  
N"&$b_u[  
G#^m<G
^M  
3. 结果：双凸球面透镜 DS.39NY  
,.J<.#D3J  
C:WtCAm(  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 )`e^F9L  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 3x,Aczb  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 |dW2dQ  
[8xeQKp4  
nl.~^CP  
zsHG=Ee*  
lR|$*:+  
4. 参数：优化球面透镜 nomu$|I  
nLzX Z6JlU  
&@-1"-H  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 X
CKY xv&  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 X}_QZO=z  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 &n}8Uw0440  
 透镜材料同样为N-BK7。 )i},@T8[  
tU8g(ep,o  
Z $ p^v*y  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 de*,MkZN  

;a#}fX  
eTLI/?|+N  
p_D on3  
5. 结果：优化的球面透镜 p,3go[9X:R  
a15,'v$O  
zpBBnlq  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 -='8_B/75  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 wghFGHgw  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 9_g>BI;"8  
Ak<IHp^Q  
'YBLU)v[  
<=B1"'\  
6. 参数：非球面透镜 *[XN.sb8E  
+&&MUT{ 3  
2@"0}po#  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 @5<]W+jk4  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 Ek gZxT_&  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 P wt ?9I  
V
{7lltu  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 :)^# xE(  
0KWy?6 X  
;EE{~  
O2V6UX@&<w  
[Gh%nsH  
7. 结果：非球面透镜 x= vE&9_u  
t?3{s\z8+  
n1k$)S$iiy  
 生成期望的高帽光束形状。 o O{|C&A  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 \N'hbT=  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 *SMoodFBS  
te!]9rR  
%l9WZ*yZ`2  
%^Q@*+{:f  
OuYE-x2]x"  
8. 总结 p``;!3~~  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 oHc-0$eMKY  
Y]`lEq%  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 a[
d{>Fb.  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 =/!{<^0  
>8F{lbEe  
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。 @xW"rX#7f  
+Y.uZJ6+  
扩展阅读 &y+PSa%n  
\( Gf+  
扩展阅读 b_K?ocq  
 开始视频 .SRuyioF&  
-     光路图介绍 W?4&lC^G  
 该应用示例相关文件： qxecp2>U  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 h~=\/vF  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 bH)8UQR%