[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) kt/,& oKI  
应用示例简述 ?BnU0R_r]  
1. 系统细节 }'$PYAf6  
 光源 ZD
]1C~)  
— 高斯激光束 "<!U  
 组件 MEiP&=gX!  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 lir=0oq<  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 ^Co$X+  
 探测器 vwU1}H  
— 视觉感知的仿真 t;e&[eg  
— 高帽，转换效率，信噪比 t<!;shH,s  
 建模/设计 bO=|utpk  
— 场追迹： ai{>rO3 }I  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 7Q}pKq]P  
t~) P1Lof\  
2. 系统说明 BNu >/zGpB  
%=`JWLLG  
ysW})#7X  
dZU#lg  
3. 建模&设计结果  )(G9[DG  
z%82Vt!a5  
不同真实傅里叶透镜的结果： P0m3IH)  
HEF e?
 
/T w{JO#Q  
!(GyOAb  
4. 总结 HZyA\FS  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ,QY$:f<  
gxv^=;2C  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 z0[XI7KK  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 *NmY]  
q<JCgO-F<  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 |kYlh5/c d  
qs5>`skX  
应用示例详细内容 ~]?:v,UIm(  
p)y5[HX  
系统参数 +[7~:e}DZ  
>t+U`6xK  
1. 该应用实例的内容 6hxZ5&;(*  
;CYoc4e  
/Z:
j:l  
G;Li!H  
^#9385  
2. 仿真任务 T8XrmR&?PX  
ge~@}&#iO@  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 IiU>VLa  
7'G;ijx  
3. 参数：准直输入光源 8tj]@
GE  
qX\*lm/l  
b6D;98p  
z 6:Wh  
4. 参数：SLM透射函数  G 3Z"U  
ON :t"z5  
aZFpt/.d  
5. 由理想系统到实际系统 o?`FjZ6;x  
6_CP?X+T  
!GcBNQ1p+7  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 }Q\%tZC#T  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 Nu5|tf9%A  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 .ZTvOm'mB^  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 =)a24PDG  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 -$Oh.B`i  
xye-Z\-t  
380`>"D  
3JnpI,By  
`2l
S@  
应用示例详细内容 FY1iY/\Cn  
9]4
Q@%  
仿真&结果 lA
^1}  
]; w 2YR  
1. VirtualLab中SLM的仿真 {)[o*+9  
J<$@X JLS  
 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)。 nV'1 $L#  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 acd[rjeT  
 为优化计算加入一个旋转平面 osW"wh_
  
3:J>-MO  
dSM\:/t  
OF-k7g7  
2. 参数：双凸球面透镜 .wfydu)3  
$J[( 3  
VY?9|};f  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 "Xq_N4  
 由于对称形状，前后焦距一致。 ~6G `k^!  
 参数是对应波长532nm。 As:O|!F  
 透镜材料N-BK7。 iq#{*:1  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 D6"=2XR4n  
e4z`:
%vy  
s,z~qL6&  
&f*orM:  
honh'j  
k<gH*=uXY'  
3. 结果：双凸球面透镜 b1&tk~D  
-n
g1RA>
 
Cf% qa
p#  
 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。 Aoe\\'O|V  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 kDmm  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 I
/E9:  
7J'%;sH  
0vY_  
2+1ybOwb  
inut'@=G/  
4. 参数：优化球面透镜 #<{v~sVp&  
`TrWtSwv  
#;[G>-tC  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 1IXtu  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 %OQdUH4x  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 N} EKV  
 透镜材料同样为N-BK7。 FI.te3i?7  
,9&cIUH  
fY<#KM6X  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 NL2
1se  
rH@Rh}#yp  
HDe\Oty_  
#M-!/E  
5. 结果：优化的球面透镜 N J3;[qJ  
G m~ ./-  
\"lz,bT  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 .9
~j%]q  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 =LW!$p  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 <WXVUEea  
ddHl&+G  

I)rnF  
7KC>?F  
6. 参数：非球面透镜 \ .xS  
4fLRl-)  
'|8dt "C  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 q*I*B1p[m  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 l\<.*6r  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 7|,L{~  
xyL"U*  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 (7 I|lf e  
F8pA)!AH  
<PLAAh8  
8Qvs\TY  
3?Pg ;  
7. 结果：非球面透镜 0 QTI;3  
J%"BCbxW~B  
-FZC|[is  
 生成期望的高帽光束形状。 "\4W])30  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 s.J4&2Q  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 zWY988fX0  
,54z9F`  
QLqtE;;)JK  
"O34 E?ql.  
!XPjRdq  
8. 总结 M2Q,&>M   
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 |UTajEL  
7l* &Fh9;  
 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"Hi>4  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 IO)B3,g  
P6+ B!pY  
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。 *HoRYCL  
^J
p
T8B}  
扩展阅读 4'QX1
p  
jTa\I&s,A  
扩展阅读 hGtz[u#p  
 开始视频 C;W@OS-;  
-     光路图介绍 s6H.Q$3L  
 该应用示例相关文件： wQ33Gc  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ';C'9k<P:  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 sfF~
k-