[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) mq4VwT  
应用示例简述 Jg$ NYs.xZ  
1. 系统细节 ;CuL1N#I  
 光源 O#<S\66  
— 高斯激光束 gx2v(1?S  
 组件 |w-s{L3@+  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 J ayax]u7J  
— 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 %Rf{v5  
 探测器 T0cm+|S  
— 视觉感知的仿真 ;zSV~G6-  
— 高帽，转换效率，信噪比 QaXdO=3  
 建模/设计 S
N`L@/I  
— 场追迹： yr)e."#S  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 7,Q7`}gBf  
rMJ4w['J=  
2. 系统说明 K3&k+~$  
slLTZ]  
Djf~8q V!  
a;(,$q3M  
3. 建模&设计结果 ^5+7D1>W%  
ObataUxQT  
不同真实傅里叶透镜的结果： X.rbJyKe  
&m{~4]qWpM  
s}DNu<"g  
$H6ngL  
4. 总结 d8WEsQ+)A  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 R^.c  
.:(gg  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 {@Z*.G^  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 :]* =f].  
YP{mzGdE&  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 syb$%  
dhuIVBp!!e  
应用示例详细内容 f%REN3=5K  
Ae<;b Of
 
系统参数 (unJwh{7Q  
qLB(Th\&'  
1. 该应用实例的内容 %F<3_#Y  
fJi?~[5<  
7f~7vydZ}  
fi6_yFl  
5'xZ9K  
2. 仿真任务 @2\UjEo~  
5jTA6s9zA  
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。 d"+ _`d=`  
3W3d $  
3. 参数：准直输入光源 L.a~vk 1  
w aDJ  
^.Q/iXgh  
hia
TJE|J?  
4. 参数：SLM透射函数 i^/H>E%u  
24Htr/lPCT  
=[Tf9uQY  
5. 由理想系统到实际系统 ?[lKft  
p+{*w7?8"[  
u_$Spbc]/  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 O[^zQA  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 {1GIiP-U  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 d UiS0Qs}  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 ?=?9a  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 ]8opI\  
E8We2T[^M  
,E4qxZC(X  
>Wj8[9zf  
3<6P^p=I  
应用示例详细内容 $7\hszjZ  
}$s._)a  
仿真&结果 N37#Vs  
qV@Hu/;  
1. VirtualLab中SLM的仿真 w"j[c#vM  
H, O_l%  
 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)。 Rs 0Gqx  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 1)M%]I4  
 为优化计算加入一个旋转平面 N)$yBzN  
i)d'l<RA  
;p)fW/<  
uvGFo)9q3  
2. 参数：双凸球面透镜 s,GGO3^  
BP@Lhii  
v>mr  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ]F,v#6qi  
 由于对称形状，前后焦距一致。 YZ+<+`Mz<  
 参数是对应波长532nm。 %
5?0+~  
 透镜材料N-BK7。 HLDg_ On8  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 )TgjaR9G  
[
Uu!:SZ  
0CUUgwA/  
L+"5g@  
i52:<< 8a  
,u<aKae  
3. 结果：双凸球面透镜 w1|YR  
affig  
G(y@Tor+  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 .;9I:YB$  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 WqRg/  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 Nv
_"?er+y  
uEkUK|
 
_}wy|T&7k&  
E&RK My)  
eVbaxL!Q^  
4. 参数：优化球面透镜 m/W)IG>  
4*9:  
u-E*_%y  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 fmj-&6  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ~4+=C\r  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 #N"K4@]{  
 透镜材料同样为N-BK7。 mEe JK3D[  
?k*s!YCZ  
``mW\=fe  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 G@igxnm}  
skP2IMa75  
O486:tF  
mam2]St"  
5. 结果：优化的球面透镜 nr<&j#!L  
j*jO809%^  
9*}?0J8  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 S_B;m1  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 CvtG  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 ,-*oc>  
rTj
V/~  
,kKMUshBi  
Ni[2 p  
6. 参数：非球面透镜 &Rx-zp&dJ  
sX,oJIt
 
bqAv)2  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 
+LM/< l  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 G6(U\VFqO  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 Ue<Y ~A  
@OlV6M;qJ  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 2*K _RMr~  
+[ 9
44n  
V{[vIt*  
L.z`>1  
0g@ 8x_3  
7. 结果：非球面透镜 rSVU|O3m;  

cO"7wgg  
#Xc6
bA&  
 生成期望的高帽光束形状。 8L<G
Ae  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 JYB<}
;,  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 +SSF=]4+  
=%YU~  
m4~Co*]w  
#eT{?_wM  
{g *kr1JM  
8. 总结 {%5tqF  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 (:>:tcE  
Y.qlY3iBp  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 .h
2K$(/  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 :*"0o{ ie  
ozbu|9+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。 +`==US34  
8qfg=mu+%  
扩展阅读 ui,#AZQ#{4  
Z4/rqU  
扩展阅读 j|&?BBa9  
 开始视频 UJ_E&7,L  
-     光路图介绍 2c.~cNx`q[  
 该应用示例相关文件： L "L@4B  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 0SXWt? }  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 z&o"K\y\