[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) h@!p:]  
应用示例简述 j)?M  
1. 系统细节 V0>X2&.A  
 光源 2Lf,~EV  
— 高斯激光束 )Y7H@e\1
 
 组件 3k`Q]O=OU  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 a(~Y:v  
— 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 f +{=##'0  
 探测器 :*M?RL@j  
— 视觉感知的仿真 J**(7d  
— 高帽，转换效率，信噪比 i}sAF/  
 建模/设计 -AdDPWn  
— 场追迹： ERpAV-Zf  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ,PTM'O@aU#  
%o0b~R  
2. 系统说明 w={q@. g%  
3' i6<  
(Xh<F  
+[!S[KE  
3. 建模&设计结果 e0zP LU}  
lFjz*g2'  
不同真实傅里叶透镜的结果： 73;Y(uh9  
w\bwa!3Y  
)!2@v@SQ  
9&n9J^3L  
4. 总结 4XjwU`  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 rexv)!J  
| ys5.|  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ^l!SIu  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 :>0ywg  
K ze?@*  
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。 ez,.-@O  
&<VU}c^!  
应用示例详细内容 0K%okq|n  
]y
_:+SHc  
系统参数 HAxLYun(3w  
o5o myMN  
1. 该应用实例的内容 Z7a@$n3h  
0)ohab  
V*jl  
ba|xf@=&  
>1j#XA8  
2. 仿真任务 -V/y~/]J  
tO M$'0u  
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。 kpgA2u7  
EN!C5/M{&  
3. 参数：准直输入光源 FEjO}lTK  
W{F)YyR{.  
5whW>T  
XV]N}~h o`  
4. 参数：SLM透射函数 T+Z[&|  
rmX*s}B  
* ,aF-  
5. 由理想系统到实际系统 t*IePz]/  
2{79,Js0  
yYP_TuNa  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 s2O()u-  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 zPaubqB  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 N%dY.Fk  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 q\EYsN</;  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 Cn~VJ,l g  
 LCorT-  
<?.eU<+O`S  
d{S'6*`D  
duG!QS:  
应用示例详细内容  d$$5&a  
dc)%5fV\  
仿真&结果 C
qr{Nssu  
:^)?AO#J  
1. VirtualLab中SLM的仿真 Jt8;ddz  
tWIOy6`  
 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)。 \S;[7T  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 w"' Pn`T  
 为优化计算加入一个旋转平面 50_[hC&C)  
cGlN*GJ*H  
)\1>)BJq  
KQfWpHwfj  
2. 参数：双凸球面透镜 ,Cr%2Wg-  
t\Vng0  
syX?O'xJ  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 =yod  
 由于对称形状，前后焦距一致。 jEBn"]\D  
 参数是对应波长532nm。 r2RJb6  
 透镜材料N-BK7。 VIAq$iu7  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 kLgkUck8]  
#*iUZo  
#}^waYAk)  
4/(#masIL  
U"G
xXrl  
h@ lz  
3. 结果：双凸球面透镜 %0Ur3  
Ch"wp/[  
u> {aF{  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 KU8,8:yY  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 :rb;*nY!  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 &wQ;J)13  
yQhO-jT  
cO5F=ZxR  
"1a;);S=*)  
9`f@"%h  
4. 参数：优化球面透镜 V(`
]hH0;T  
l#[Z$+!09  
ys`-QlkB  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 p-s\D_
 
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 6{)pF  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 (G|!
{  
 透镜材料同样为N-BK7。 F6U#EvL  
)BJkHED{  
3q%z
 
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 j@4MV^F2c  
: #a  
i]MemM-  
^Laqq%PI  
5. 结果：优化的球面透镜 #da{3>z:  
_$UJ'W})/  
7T/BzXr,B  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 f"7MYw\  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 &PJ;B)b  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 sK#)k\w>  

#Vum  
UNDl&C2vz  
dfFw6R  
6. 参数：非球面透镜 WWpMuB_G  
Tx}Nr^  
sywuS  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 tdK&vqq  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 |:C0_`M9  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 1{N+B#*<[X  
G' U_I  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 V0^{Ss1M  
%Yu~56c-  
gY7sf1\wX  
$.D)Llcq  
cAN!5?D\  
7. 结果：非球面透镜 =DdPwr 0Op  
g>t1rZ  
*6yY>LW  
 生成期望的高帽光束形状。 K+)3 LR^  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 g**!'T4&o  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 H~yHSm 3  
a{xJ#_/6  
_;3,  
brmSJ7  
rN9qH  
8. 总结 yBy7d!@2  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 AO5&Y.A#  
vb[0H{TT2  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 q0}u%Yz  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 9`Qa/Y!  
C<_\{de|9  
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。 FO/cEu  
2|j=^  
扩展阅读 ^'=[+  
^N^G?{EV/#  
扩展阅读 +.~K=.O)  
 开始视频 LM eI[Ji  
-     光路图介绍 )n)AmNpq   
 该应用示例相关文件： BI%^7\HZ  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 fNLO%\G~2  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 }<~(9_+