[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) n_]B5U  
应用示例简述 oXht$Q  
1. 系统细节 {
ixKc  
 光源 Zy9IRZe4U  
— 高斯激光束 D`[@7$t  
 组件 :}fA98S  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 R"HV|Dm|m  
— 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 > O?<?  
 探测器 zQ,M795@EA  
— 视觉感知的仿真 "{E%Y*  
— 高帽，转换效率，信噪比 X,G"#j^  
 建模/设计 g}Lm;gs!>  
— 场追迹： DeW{#c6  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 _i7yyt;h  
=&k[qqxg  
2. 系统说明 f,6V#,  
^Tj{}<yT  
$Lbamg->E  
`?[,1  
3. 建模&设计结果 %wru)  
6 F39'  
不同真实傅里叶透镜的结果： \}n_Sk  
ct=K.m@E%X  
x\ #K2  
X!~y&[;[C  
4. 总结 p`\>GWuT!  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 xH` VX-X3  
JQej$=*  
 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,&{m*q&  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 m*B4a9f  
?5B?P:=kl  
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。 B>cT<B  
IIGx+>  
应用示例详细内容 Mr4,?Z&`-d  
~;]zEq-hG  
系统参数 hg<[@Q%$o  
.]4MtG  
1. 该应用实例的内容 2/A*\  
pQc-}o"  
-\B*reC  
tcl9:2/^]  
$.w$x1  
2. 仿真任务 <2<2[F5Q%  
j@+$lU*r  
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。 3HcduJntl  
aY.cx1"  
3. 参数：准直输入光源 cl4_M{~  
jy>?+hm?  
(xTGt",_Jo  
^[bFGKE  
4. 参数：SLM透射函数 -w"lW7
 
t\YM Hq<Y  
Nr*X1lJ6  
5. 由理想系统到实际系统 O x`K7$)  
 W{Z7=  
=w`uZ;l$Q  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 7p!ROl^  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 :HrFbq  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 \k"CtzoX  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 uF}B:53A  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 2,g4yXws5  
YIgHLM(  
5#X R1#`  
|dqESl,2  
T2rBH]5  
应用示例详细内容 (@!K tW  
;P;c!}:\b  
仿真&结果 7mXXMm  
oqbz!dM(Z  
1. VirtualLab中SLM的仿真 ?D)$OCS  
S|@/"?DC  
 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)。 Uzrf,I[
 
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 0&Ftx%6%  
 为优化计算加入一个旋转平面 ^"=G=* /  
(jyufHm  
/5L\:eX%  
J}8p}8eF,  
2. 参数：双凸球面透镜 [dFcxzM-N  
#QcRN?s  
r7?nHF  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。  qbS6#7D  
 由于对称形状，前后焦距一致。 Rcw[`q3/  
 参数是对应波长532nm。 4<E <sD  
 透镜材料N-BK7。 2.MUQ;OX  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 -
}!miV  
52#6uBe  
<,/7:n  
c[ 0`8s!  
(^g XO  
uCuB>x&  
3. 结果：双凸球面透镜 bE2O[B  
oUN\tOiS+  
a.?U$F  
 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。 lP]Y^Gz  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ybFxz  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 O_.!qk1R  
+O9x8OPHW  
(/]#G8  
h2Th)&Fb>  
$Q'z9ghEg  
4. 参数：优化球面透镜 % C2Vga#  
nIfAG^?|*  
7_)38  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 gg%)#0Zi  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 _JNYvngm  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 cRbA+0m>  
 透镜材料同样为N-BK7。 g:y4C6b  
U\j g X  
)b2O!p  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 m$v >r\*X  
2?Jw0Wq5D  
zYY]+)k?  
R@tEC)Zn  
5. 结果：优化的球面透镜 3Os0<1@H  
GtZ.'?-  
/JC1o&z_T  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 m&xVlS  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 V!^0E.?a  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 oxL<\4)WJ  

%3#C0%{x  
`#`jU"T|  
.7b%7dQ<\  
6. 参数：非球面透镜 h\3-8m  
VR&dy|5BO  
il!B={  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 ,&M#[>\(3  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 rQ]JM  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 2/s42 FoG  
$m*Gu:#xm&  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 :0 n+RL*5  
j_<!y(W  
zixG}'  
rEj[XK  
+>!nqp  
7. 结果：非球面透镜 C<(oaeQY  
7/QK"0  
OM\1TD/-  
 生成期望的高帽光束形状。 AL3iNkEa  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 FibZT1-k  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 _[Imwu}  
_~\} fY  
<n#X~}i)  
`m<O!I"A  
jED.0,+K!  
8. 总结 8Ala31  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 J-dB  
v7./u4S|V  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 [ fzYC'A=  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 JVy|SA&R  
$>O~7Nfst7  
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。 }a~hd*-#  
e]88 4FP  
扩展阅读 7G-?^  
O |P<s+  
扩展阅读 OQ?N_zs,  
 开始视频 \-;f<%+  
-     光路图介绍 At=d//5FFP  
 该应用示例相关文件： 0]c&K  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 2y^:T'p  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 b=:ud[h