[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) E3):8>R;1  
应用示例简述 *gq~~(jH  
1. 系统细节 }#~DX!Sj  
 光源 QO0#p1fom'  
— 高斯激光束 {z4v_[-2CF  
 组件 yXuF<+CJ  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 IQ${2Dpg[  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 
^""Ss  
 探测器 Gk!06  
— 视觉感知的仿真 O?6ph4'  
— 高帽，转换效率，信噪比 m0: IFE($  
 建模/设计 @Kx@ 2#~b  
— 场追迹： ~^&]8~m*d  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 O}Ipg[h  
cv .R`)l  
2. 系统说明 +@U}gk;#c  
tAI<[M@  
^ #6Ei9di  
2|LgUA?<  
3. 建模&设计结果 h
Sg4A=y  
7j9X<8*  
不同真实傅里叶透镜的结果： N8]DW_bsB  
Rxg^vM*  
nB;yS<  
:o)4Y  
4. 总结 _(qU%B  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 4RLuv?,)~  
6X2~30pdE  
 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?YWE62  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 a2'si}'3  
8Pkw'.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。 'Ti7}K  
6N6}3J5  
应用示例详细内容 7U@;X~c  
g RX`61  
系统参数 #>]o'KQx  
c]u^0X?&  
1. 该应用实例的内容 STr&"9c  
._6|epJ#  
,KfBG<3
 
vE}>PEfA  
|#87|XIJ&~  
2. 仿真任务 I6jDRC0<  
X;~3 U 9  
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。 Y[0  
l]bCt b%_  
3. 参数：准直输入光源 X-Yy1"6m1  
e>OYJd0s  
K}r@O"6*\  
g[#4`Q<.  
4. 参数：SLM透射函数 RPXkf
71iM  
x]6wiV  
B.J_(V+  
5. 由理想系统到实际系统 !oJ226>WI  
v0d<P2ix  
p^E}%0#  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ",qcqG(  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 FL,av>mV  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 {<p-/|Z52  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 ?HsQ417.H  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 qv+8wJ((  
U1.w%b,  
voD0u  
4!I;U>b b  
*Dz<Pi^  
应用示例详细内容 |?kZfr&9q  
tH}$j  
仿真&结果 3 zF"GT  
e%B;8)7  
1. VirtualLab中SLM的仿真 P ]prrKZe,  
ssWSY(j]  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 jP{W|9@(  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 `H^?jX>7  
 为优化计算加入一个旋转平面 kY$vPHZpN  
t$*V*gK{  
^T{ww=/v  
1z#0CX}Y/H  
2. 参数：双凸球面透镜 "%,KZI  
[h3y8O  
3Mw2;.rk  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 cc$L56q  
 由于对称形状，前后焦距一致。 :'t+*{ff  
 参数是对应波长532nm。 bSKe@4C  
 透镜材料N-BK7。 GOzV#  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 =$^<@-;  
'u%;5;%2  
<21@jdu3n,  
uPp9
UW  
~I_v {  
V*|#j0}b  
3. 结果：双凸球面透镜 60A E~  
MmvMuX]#)  
e@GR[0~  
 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。 M<sY_<z  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 YXBU9T{r  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 Za&.sg3RG  
B F,rZZL  

s*XwU  
v)TFpV6b{p  
o C5}[cYD`  
4. 参数：优化球面透镜 #fb <\!iza  
fuwv,[
m  
"(U%Vg|)  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 xD(RjL+  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ] VN4;R  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 RyxEZ7dC<y  
 透镜材料同样为N-BK7。 ;M95A  
c<(LXf+61  
g#=~A&4q  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 f a9n6uT  
a9OJC4\  
X+:>&&9  
q*h1=H52  
5. 结果：优化的球面透镜 Gm
]]Z
_  
vbZGs7%  
~(|~Ze>  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 <MPoDf?h  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 vE9M2[TJA  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 2Sq+w;/  
icX$<lD  
dZ kr#>  
%?4G^f  
6. 参数：非球面透镜 LEUD6 M+~t  
rQ4i%.  
(4U59<ie  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 `$X|VAS2  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 {
U`B|  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 7=o
2$  
K}]0<\N  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 s 4Mi9h_  
""dX4^gtU  
K-xmLEu  
aWLeyXsAu  
f>u{e~Q,  
7. 结果：非球面透镜 =uYz4IDB  
"/EE$eU  
a-`OE"  
 生成期望的高帽光束形状。 4HG@moYn@  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 Ozygr?*X  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 4E Hb  
.?TPoqs7Z  
Kp|#04]  
2Qoj>Wy{  
"!yKX(aTX  
8. 总结 >};6>)0  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 4b"%171  
%HRFH  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 I82?sQ7  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ~dIb>[7wy  
S;o U'KOY  
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。 %^L:K5V  
8Ee bWs*1  
扩展阅读 /12D >OK  
"CEy r0h  
扩展阅读 W~1/vJ.*l  
 开始视频 /S]W<8d  
-     光路图介绍 ez2 gy"  
 该应用示例相关文件： u@`)u#  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 }OeEv@^  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 @G vDl=.