[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) tH-gaDj_  
应用示例简述 Nawp t%  
1. 系统细节 ! a86iHU  
 光源 \ua9thO
G  
— 高斯激光束 bZxv/\
  
 组件 I'x$,s  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 aF D="Zh  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 p])D)FsMB  
 探测器 5?^]1P_  
— 视觉感知的仿真 ?2H{^\<(e  
— 高帽，转换效率，信噪比 6o$Z0mG  
 建模/设计 ZkwJ.SuU  
— 场追迹： 91BY]N  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 "\NF  
Xyb8u})p'  
2. 系统说明 cYsR0#  
lTn

;3'  
CKJAZ2  
g<M0|eX@~  
3. 建模&设计结果 #N; 
$  
.=?Sz*3  
不同真实傅里叶透镜的结果： 4+)Zk$E  
<MRC%!.  
%(fL?  
$B<~0'6}  
4. 总结 1Pu ,:Jt  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 C,[L/!  
X d!Cp  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 baqn7k"  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 IoQr+:_R  
Z&TD+fT<  
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。 8a7YHUL<3i  
ri,2clp  
应用示例详细内容 5@K\c6  

IT,"8s  
系统参数 g .3
f2w  
XnD0eua#  
1. 该应用实例的内容 nZe\5`  
bG52s  
&Y{F? c^  
}Bd_:#.mw  
`Rrr>vj  
2. 仿真任务 W^wd ([  
S45'j(S=  
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。 /({P1ti:C  
#uB[&GG}W  
3. 参数：准直输入光源 R;%^j=Q  
E{<?l 7t  
=<Hy"4+?.  
se!g4XEWD  
4. 参数：SLM透射函数 "X`Qe!zk4  
cY{I:MA+h@  
;jF%bE3  
5. 由理想系统到实际系统 <8$Md4r  
R3cg2H  
(s&ORoVGn  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 D$ej+s7  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。
:r\xkHg/f  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 Rb?~ Rs\  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 B+|IZoR  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 Ac J>$L)  
tO7I&LNE  

m.!wsw  
iEe#aO"D!  
aJa.U^1{  
应用示例详细内容 D6Dn&/>Zp  
u9BjgK(M  
仿真&结果 ;
>
5,  
lelMt=  
1. VirtualLab中SLM的仿真 c+H)ed>  
1}`2\3,  
 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)。 Q~8y4=|#CY  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 TKd6MZhT  
 为优化计算加入一个旋转平面 v3~FR,Kl  
`6UtxJSx  
 K,6OGsh  
9Kx<\)-GMD  
2. 参数：双凸球面透镜 @bE~@4mOu  
$ND90my  
p x0Sy
|  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 @FU~1u3d  
 由于对称形状，前后焦距一致。 A4}#U=3tI  
 参数是对应波长532nm。 j|k@MfA  
 透镜材料N-BK7。 h>| g2h  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 db'K!M)  
IEc>.J|T&  
1b8
c67j[  
,b4g.CV  
;KL9oV!<f  
;sCU[4  
3. 结果：双凸球面透镜 xvdY 8%S  
D@:"f?K>  
zPHy2H$28  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 vn``0
!FX  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 JS PW>W"  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 0lBat_<8  
M.S s:ttj  
%Sul4: D#  
'd+
:D'  
y)tYSTJK  
4. 参数：优化球面透镜 @"w2R$o  
FZH-q!"^cK  
x_k S g  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 IyOpju)?  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 qv$!\T  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 cFDxjX?~  
 透镜材料同样为N-BK7。 ?|lIXz  
M}u1qXa  
D,E$_0  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003
_Ds@lVY  
1TIlIN
lJ  
m9woredS,  
CIEJql?`  
5. 结果：优化的球面透镜 KXq_K:r?  
=&N$
Vqn  
E0<)oQ0Xa>  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 N2[jO+6  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 >K5~:mx#3  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 S*xhX1yUi  
McP~}"!^  
Li]k7w?H  
6< >SHw  
6. 参数：非球面透镜 Co[n--@C  
>J@egIKzP  
@+:4J_N  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。
%<AS?Ry  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 |Q5+l.%  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 WcU@~05b  
Xo8DEr  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 q1w|'V  
A4 5m)wQ  
#52NsVaT@  
xHe^"LL  
KJdzv!l=  
7. 结果：非球面透镜 M%|f+u&  
a*s\Em7f  
kN.B/itvA  
 生成期望的高帽光束形状。 9ad6uTc  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 UGCox-W"  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 8kS~ENe?o  
{@45?L('  
9x[ U$B  
xDUaHE1co  
1}nm2h1 I  
8. 总结 B4^`Sw  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 79wLT\&  
(AuPZ  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 hiN/S|JN8y  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 BGzO!s*@j  
/
BKtw8  
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。 x6%#wsvS  
!k-` eJ|  
扩展阅读 ~&KX-AC@  
rVcBl4&1*g  
扩展阅读 . ,R4WA,  
 开始视频 ;`X~ k|7K  
-     光路图介绍 8YKQItK  
 该应用示例相关文件： X4'kZ'Sy<  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 N Bz%(?\  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 LABNj{=D!