[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) Qhj']>#g  
应用示例简述 2q[pOT'k  
1. 系统细节 ;y(;7n_ a  
 光源 $2W#'_K+  
— 高斯激光束 /Qst :q  
 组件 I7_8oq\3D  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 
'ayb`  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 bo#xqSGQ  
 探测器 K^!#;,0  
— 视觉感知的仿真 A l;a~45  
— 高帽，转换效率，信噪比 N5K(yY_T  
 建模/设计 brTNwRze  
— 场追迹： Gbhw7 (&  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 )M<+?R$];  
8Ay7I  
2. 系统说明 x:-NTW -g  
vP,pK=5  
N~]qQoj,  
w!"A$+~  
3. 建模&设计结果 Vja 4WK*  
v(;yy{>8"  
不同真实傅里叶透镜的结果： J%"5?)[z  
NlF*/Rs  
-,/7u3  
)bg|l?  
4. 总结 D zD5n  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 hwM<
0Jf   
"81'{\(I_  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 #)}BY"C%  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 *m
]Y6  
0y$VPgsKf  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 7l7VT
?<:  
x"Ll/E)\v]  
应用示例详细内容 #r9\.NA!  
Hx6ODj[-  
系统参数 xp1/@Pw?  
GDCp@%xW  
1. 该应用实例的内容 >h8m8J  
q5r7KYH{  
K^o$uUBe  
"<|KR{/+  
+FNGRL  
2. 仿真任务 \j!/l f)  
^GV'Y  
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。 1 K}gX>F  
&PXT$x[i  
3. 参数：准直输入光源 !r.-7hR$  
{$EX :ID  
g<;pyvq|:  
V_ (Ly8"1;  
4. 参数：SLM透射函数 3]1 !g6  
+E9G"Z65iP  
T x Mh_  
5. 由理想系统到实际系统 (su7*$wV  
,62~u'hR5  
1VYH:uGuAU  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 )7Hx<?P  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 KPy)%i  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 
}s?3  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 9.xb-m7  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 RUr ~u  
2wO8;wiA  
78]*Jx>L  
*b~8`Opa`  
ag8)^p'9  
应用示例详细内容 W0x9^'=s\  
/*gs]  
仿真&结果 ;^s|n)F#c  
%_n%-Qn  
1. VirtualLab中SLM的仿真 v9J1Hha#  
_b>z'4_'  
 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)。 5.-:)=  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 >lmqPuf  
 为优化计算加入一个旋转平面 {_W8Qm`.  
:!Z|_y{b  
ir}*E=*  
_=x*yDPG}  
2. 参数：双凸球面透镜 gjD|f2*x  
fiC0'4.,  
6|Dtx5 "r  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 CC@U'9]bH  
 由于对称形状，前后焦距一致。 IA}vN3  
 参数是对应波长532nm。 5fs,UH  
 透镜材料N-BK7。 noaR3)  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 }x$@
j  
"<Di  
p".wqg*W  
vC&0UNe$  
8T.bT6  
h('5x,G%  
3. 结果：双凸球面透镜 '/D2d  
| J'k9W"  
,c&t#mu*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。 U*N{H$ACuR  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 p4O[X\T  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 <%^WZ:c  
V!*1F1  
0 -M i q  
b!MN QGs  
Qu/f>tJN;  
4. 参数：优化球面透镜 u*qI$?&  
=MJRQV67  
AzzHpfv,  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 DB|w&tygq  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 LdOqV'&r  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 *Q2 oc:6  
 透镜材料同样为N-BK7。 Tw%1m  
o=7e8l  
Dg~m}La  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 w"D1mI!L 7  
Y]~-S
 
#v$wjqK5  
3XUVUd~  
5. 结果：优化的球面透镜 ?t}s3P!Q3w  
<j  
B(FM~TVZ  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 |gk4X%o6  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 Y$,++wx  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 d/+s-g p  
y] 9/Xr/  
9;n*u9<  
S,|ZCl>+  
6. 参数：非球面透镜 G{|"WaKW  
%H_-`A`  
8)s0$6
4Ra  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。  $AZ=;iP-  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 }"RVUYU  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 c|'$3dB*  
37IHn6r\  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 t0xE&#4  
'b[O-6v  
U7fNA7#x"  
s LDEa  
04-@c  
7. 结果：非球面透镜 xz}CqPJ#  
%WP[V{,F  

mJ[_q>  
 生成期望的高帽光束形状。 `CL\-  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 E@Ewx;P5  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。
b{<$OVc  
J_XkQR[Y  
#5^OO ou|  
;K4=fHl  
AU}|o0Ur  
8. 总结 -)&lsFF  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 gQ{<2u  
3*{l^<`:gA  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 I"8Z'<|/\q  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 [P6A$HC<  
a>6M{C@pd  
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。 ?J+*i d  
+?QHSIQo  
扩展阅读 ~U]%>Zf  
qauvwAMuX  
扩展阅读 <Nloh+n=  
 开始视频 5>H&0>
\  
-     光路图介绍 U5
F1m]gFr  
 该应用示例相关文件： ,DCUBD u&  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 WU/5i 8  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 3qV~C{S