[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) [Q"*I2&  
应用示例简述 Bgb~Tz'  
1. 系统细节 sG-$d\ 1d  
 光源 I`hltJM'  
— 高斯激光束 9N1Uv,OtB  
 组件 +/xmxh$ $  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 Jr|"QRC  
— 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 P5$d
#Y(=  
 探测器 SURbH;[  
— 视觉感知的仿真 S-x'nu$u  
— 高帽，转换效率，信噪比 %f[0&)1!.v  
 建模/设计 581Jp'cje  
— 场追迹： %L;z~C  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 h8Wv t's  
z~Zu>Q1u[  
2. 系统说明 ])`+ 78  
_0HCtx ;  
\Af25Mcf:  
+yC]f b  
3. 建模&设计结果 %[3?vX  
/G[2   
不同真实傅里叶透镜的结果： `D *U@iJ  
R<\5q%@G  
Q\H1=8  
;MSdTHN"  
4. 总结 ^YVd^<cE  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ,_SE!iL  
GFA D  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 + t
%[$"$  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ".0~@W0  
Ug}dw a  
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。 LYTx8  
(29h{=P'  
应用示例详细内容 k@}?!V*l  
|:qaF  
系统参数 5a8[0&hA 2  
lI,lR  
1. 该应用实例的内容 +=_^4  
sGBm[lplz  
K!AW8FnHkZ  
+-%&,>R  
UQX.  
2. 仿真任务 whH_<@!  
/-C`*P=:u  
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。 =`&7pYd,
 
V1yY>  
3. 参数：准直输入光源 2il)@&^  
f{i~hVF  
&-5`Oln  
G`;YB  
4. 参数：SLM透射函数 3bWYRW  
-'!
K("  
+ConK>;  
5. 由理想系统到实际系统 a9f!f %9  
!
sTOo  
vk:k~  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 OV~]-5gau  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 <bvbfS  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 |qOoL*z  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 s%cfJe_k  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 4J~ZZ  
\]:}lVtxS  

e7O9q8b  
;nSOeAF)Q  
"r+v^  
应用示例详细内容 ]3KMFV}  
5YV3pFz$)  
仿真&结果 AhyV  
YK{E=<:  
1. VirtualLab中SLM的仿真 d*B^pDf  
=/#+,  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 g+R
gDt9  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 q HU}EEv  
 为优化计算加入一个旋转平面 )qID<j#  
1WP(=7$.  
-J6G=+s/  
-%G}T}"_  
2. 参数：双凸球面透镜 H{d;,KfX  
Hxr)`i46  
DN X-\  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 HxAN&g*:  
 由于对称形状，前后焦距一致。  %"jp':  
 参数是对应波长532nm。 2 -C*RHRx  
 透镜材料N-BK7。 f{HjM? Mb3  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 lSG"c+iV  
S|K#lL  
dSP~R  
Gi+ZI{)  
A &tMj?  
*.,G;EC^  
3. 结果：双凸球面透镜 )IFFtU~,  
2zPO3xL,  
[6u8EP0xM  
 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。 >^Z==1  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 j3Yz=bsQ{c  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 w=Yc(Y:h  
qib4DT$v-6  
c$fYK  
xX:N-  
HZl//Uq  
4. 参数：优化球面透镜 2mt S\bAF  
eh6\y79g  
\'Z^rjB  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 !uc"|S?  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 |Bhj L,  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 JBK(Nk  
 透镜材料同样为N-BK7。 - %'ys  
\2^_v' >K  
S2\|bs7;J,  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 P 5_l&  
oD8X]R, H  
 N3m~nEj  
LcW
:vV|'K  
5. 结果：优化的球面透镜 xsERnF>`  
Z1Pdnc7S[  
[rO TWN  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 U?e.)G  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 DlF6tcoI  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 HxnWM\p  
}{SpV  
40m>~I^q}  
\(4kEB2s$  
6. 参数：非球面透镜 G9AQIU%ii  
v2KK%Qy  
ZD#{h J-  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 I=c}6  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 RA3!k&8?#  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ++|vy~T  
,b'QL6>`  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 HlgkW&}c^  
Z~Vups#+f  
48g`i  
E%e2$KfD  
+A
kMU|6  
7. 结果：非球面透镜 uD8,E!\  
EF5:$#  
i"GCm`  
 生成期望的高帽光束形状。 p;P cD  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ykBq
?Vr  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 lr~c w#h*  
hMQh?sF/  
<E1ngG  
%(d0`9  
u8N"i
),  
8. 总结 P0O=veCf  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 x~n]r[!L  
v?<Tkw ^F  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 *<#$B}!{  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ~`!{5:v  
x2$Y"b?vz  
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。 4)z*Vux  
;Sw%t(@  
扩展阅读 !Jk|ha~r  
aF5=k:k  
扩展阅读 -XMWN$Ah  
 开始视频 !v?WyGbUg  
-     光路图介绍 [`_-;/Gx2  
 该应用示例相关文件： 9 6j*F,{  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 h:~ 8WV|  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 ]h4r@L3