[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-tp94`8}t  
应用示例简述 >q4nQ/eP  
1. 系统细节 4Uz6*IQNl  
 光源 ;I]TM#qGF  
— 高斯激光束 KmpX^Se[  
 组件 u~% m(  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 (w4#?_  
— 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 dYk)RX`}7!  
 探测器 T%-F,i  
— 视觉感知的仿真 Xs*~[k'  
— 高帽，转换效率，信噪比 c[J#Hc8;  
 建模/设计 V<n
h+Q3<d  
— 场追迹： u.$.RkNMQ  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。  LBw,tP  
tWL9>7]G  
2. 系统说明 =ww8,z4X  
Ow+7o@$"/  
%[;<'s5e~  
w{#%&e(q"  
3. 建模&设计结果 j@2-^q:`  
B<LQ;n+  
不同真实傅里叶透镜的结果： E=HS'XKu[K  
I3s'44  
D)4p8-=t  

Ypha{d  
4. 总结 hW _NARA  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 )QFT$rmX  
!Wn'Ae9  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 l&U3jeW-o  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 E8#y
9q  
|LiFX5!\  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 3l<)|!f]g  
,Lox?}t  
应用示例详细内容 Ay"x<JB{U2  
nolTvqMT  
系统参数 ]N2'L!4|;  
AY,6Ddw  
1. 该应用实例的内容 &=@R,  
V>4 !fD=  
Y13IrCA2  
efZdtrKgy  
SS(jjpe&,  
2. 仿真任务 YWd:Ok0  
B=|yjA'Fg  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 u\smQhQGE  
_mA[^G=gY  
3. 参数：准直输入光源 Tb:n6a@  
{RwwSqJ  
\#G`$JD  
$5%tGFh  
4. 参数：SLM透射函数 Ya304Pjd  
T-f+<Cxf  
AUzJ:([V  
5. 由理想系统到实际系统 '00DUUa  
.Uha%~%  

&{ntx~Eq  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 :,]%W $f=  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ?8YHz  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 JFR,QUT  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 ]V><gZ  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 93[`1_q7\  
HPtaW:J  
)<
-kS  
;)cSdA9  
#^xiv/sV  
应用示例详细内容 $].< /  
C0KP,JS&  
仿真&结果 tdZ:w  
eEezd[p  
1. VirtualLab中SLM的仿真 cg$7`/U  
TX*s T  
 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)。 T~`m'4"+c  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 AP/tBCeM  
 为优化计算加入一个旋转平面 %w'@:~0  
r|?2@VE  
k NK)mE  
kw}J~f2  
2. 参数：双凸球面透镜 b3y@!_'c  
)]X_')K  
cnhYrX^  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 IBnJ6(.  
 由于对称形状，前后焦距一致。 0#XZ_(@%  
 参数是对应波长532nm。 ;Q? Qwda  
 透镜材料N-BK7。 B5J=q("P  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 #UI@<0P)  
Ex
Y ~.  
.NwHr6/s*  
mw?,oiT,)  
}3M\&}=8  
u_zp?Nc  
3. 结果：双凸球面透镜 +4B>gS[ F  
!mq+Oz~  

w9c  
 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。 DFqXZfjm  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 L!-T`R8'c  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 "m/0>U
U0  
xjv?Z"X  
%hcY [F<  
M)Ogb'@#  

5Lm ?  
4. 参数：优化球面透镜 u=RF6V|  
/v=MGX@r  
V4ayewVX  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 } Tp!Ub\Cc  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 gQ
,PG  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 viY _Y.Yjy  
 透镜材料同样为N-BK7。 mA3C)V  
LT#*nr  
<:>a51HBX  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 8;Yx a8ie  
b
s:E`Q  
e9N"{kDs6  
\BUr2]  
5. 结果：优化的球面透镜 vY}/CBmg  
~hYG%  
/R 2:Js  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 VT;$:>!+  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 om;jXf}A  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 hPD2/M  
RzFv``g  
W@#)8];>  
z.P) :Er  
6. 参数：非球面透镜 I:bi8D6  
~Ci|G3BW  
iHWl%]7sN  
 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{ @x  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 k+&LOb7  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 DHgEhf]  
q\[f$==p  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 v#nYH?+~mJ  
E3;[*ve  
~.yt  
+hV7o!WxC  
MU%C_d%.  
7. 结果：非球面透镜 J=|fxR  
{b=]JPE  
"4oY F:h  
 生成期望的高帽光束形状。 0bS\VUB(  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 OUS@)Tyh  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ;~#rdL  
'-S^z"ZrI  
yA \C3r'
 
50Pz+:  
!imm17XQ\  
8. 总结 yzgDdAM  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 shjS^CP  
AEe*A+  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ]k " j  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 W6 f*>  
wh[XJ_xY  
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。 mp+ %@n.;  
+tES:3Pi  
扩展阅读 jf~/x>Q  
^ejU=0+cN  
扩展阅读 3a"4Fn  
 开始视频 g75)&U`>}  
-     光路图介绍 M(0:>G  
 该应用示例相关文件： yL7a*C&  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 gle_~es'K  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 uIiE,.Uu}