[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) "~Twx]Z  
应用示例简述 OSk:njyC[  
1. 系统细节 Qmle0ae  
 光源 RBIf6oxdE  
— 高斯激光束 P1;T-.X~&  
 组件 -FytkM^]6  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 }^Be^a<ub  
— 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 Z)EmX=  
 探测器 bq[j4xH0X  
— 视觉感知的仿真 ;<`F[V Zau  
— 高帽，转换效率，信噪比 J;h4)w~9H3  
 建模/设计 z"*X/T  
— 场追迹： XIh2Y\33ys  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 LWHP31{R  
})!d4EcZf  
2. 系统说明 +]uW|owxo  
1RM;"b/  
Mnyg:y*=  
{[G2{ijRz  
3. 建模&设计结果 J
IvVbI  
Kdh(vNB>  
不同真实傅里叶透镜的结果： bhe~ekb  
@'L/]  
*#1&IJPI  
4v9z
FJ<Z  
4. 总结 `)e;bLP  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 F,Y,0f@4U9  
A!Zjcp|  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 `l@[8H%aw  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 7)$U>|=  
0cZyO$.  
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。 ;l> xXSB7$  
}uo5rB5D  
应用示例详细内容 D5fJuT-bp  
F>jPr8&
  
系统参数 @?iLz7SPk  
v ~.X  
1. 该应用实例的内容 (-*NRY3*  
Jfa=#`    
Mf7Q+_!  
Y(GH/jw  
E@TX>M-&  
2. 仿真任务 4O_z|K_k|  
_F>1b16:/P  
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。 vF"<r,pg  
E0[!jZ:c  
3. 参数：准直输入光源 ~fw 6sY#  
?g|K"P<1  
[1B F8:  
w]]`/`  
4. 参数：SLM透射函数 *%1:="W*|  
Ol H{!  
NCYN .@J  
5. 由理想系统到实际系统 yLCqlK  
2A|^6#XN'  
#Z<pks2 y  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。  A]R7H1  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 
,6Sa  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 11}sRu/  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 !Sr^4R+Z  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 ms'&.u&<  
{Uxah  
ov: h4  
LqIMU4Ex  
c:
I1XC  
应用示例详细内容 ^-{ 1]G:  
J7$1+|"  
仿真&结果 MuB8gSu  
RrKAgw  
1. VirtualLab中SLM的仿真 GjZ@fnF  
xn)FE4  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 q# gZ\V$I  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 @_^QBw0  
 为优化计算加入一个旋转平面 ~-x8@ /   
UXD?
gK1  
1<A+.W  
'D%No
!+Py  
2. 参数：双凸球面透镜 :|`'\%zW-  
sN|-V+7&j  
8yz A W&q  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 :}x\&]uC#k  
 由于对称形状，前后焦距一致。 lMAmico  
 参数是对应波长532nm。 ka{9{/dz3  
 透镜材料N-BK7。 X@Eq5s  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 vM~/|)^0sW  
*E0+!  
y2>v'%]2  
8~RUYsg  
+A8S 6bA[=  
L]B]~Tw  
3. 结果：双凸球面透镜 -cyJjLL*  
_/ j44q  
TFb

CJ@X  
 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。 ^!k^=ST1J  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 (ii 5pnq  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 dgd&ymRm :  
v}A] R9TY  
RBr  
[?Y u3E\  
F`8A!|cIy  
4. 参数：优化球面透镜 S;NC
hu?8  
D}"\nCz}y&  
 ;Fcdjy  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 9pE)S^P  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ?# >|P-4  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ~]Mq
'  
 透镜材料同样为N-BK7。 JiZ9ly(G  
!Y=s_)X  
q9pBS1Ej  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ;w4rwL  
\F,?ptu  
o"[P++qd  
z%ljEI"<C  
5. 结果：优化的球面透镜 Gcg`Knr  
7qon:]b4  
\s&w0V`Y  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 ;G!X?(%+  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 gv `jeN  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 <<(~'$~,L  
2t1WbP1  
vtR<(tOu@  
;knSn$  
6. 参数：非球面透镜 aO "JT  
51`w.ri  
S)VuT0  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 Ec_ G9&  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 _kH#{4`Hw  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 x0.&fCh%  
mfG|K@ODM-  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 '7>Vmr6  
$f1L<euH  
#Vul#JHW  
:L:;~tK  
)%X\5]w`  
7. 结果：非球面透镜 )~d2`1zGS  
,~K_rNNZ  
W$gSpZ_7  
 生成期望的高帽光束形状。 j])iyn~-Ke  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 "4g1I<  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 rorzxp{  
dq:M!F  
A6iyJFmD  
\nkqp   
Vz 5:73  
8. 总结 54uTu2  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 "T}J|28Z  
lBQ|=  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 b4%IyJr  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 fbw{)SZ  
wO8^|Yf  
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。 +Ya-h~7;g#  
A*E4
hop[  
扩展阅读 7{<F6F^P  
H:[z#f|t  
扩展阅读 cR@z^  
 开始视频 9D<^)ShY  
-     光路图介绍 9\Xl3j!  
 该应用示例相关文件： M?nnpO  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 GrM~%ng  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 #Q'i/|g