[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) F7uhuqA]N  
应用示例简述 a!.!2a&t  
1. 系统细节 onzA7Gre  
 光源 ?1m ,SK  
— 高斯激光束 Dy
I2Ye  
 组件 yQS04Bl]  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ~'f8L#[M  
— 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 EHWv3sR-  
 探测器 x_ySf!ih  
— 视觉感知的仿真 A*Q[k 9B  
— 高帽，转换效率，信噪比 eH=c|m]!P  
 建模/设计 /s-d?  
— 场追迹： CTU9~~Xk  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 &5/JfNe3  
5TET<f6R  
2. 系统说明 h]C2 8=N  
Bi_J5 If  
6ZHv,e`?  
L`[F~$|  
3. 建模&设计结果 ZPYH#gC&T  
u.&|CF-  
不同真实傅里叶透镜的结果： Q}z{AZ  
QAXYrRu  
9<qx!-s2rr  
ZW2s[p r  
4. 总结 ^=#!D[xj>  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 O<iI  
/T#
o<D  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 "sIN86pCs  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 (\q[gyR  
1?]J;9p  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 h~.V[o7=  
W["HDR  
应用示例详细内容 T=yCN#cqQ`  
c.6QhE  
系统参数 _pW'n=}R  
j~$)c)h"  
1. 该应用实例的内容 "{6KZ!+0  
I9:%@g]uYw  
1Y2a*J  
'T{pdEn8u  
JSUzEAKe  
2. 仿真任务 -sD:+Te  
rX)o3>q^?  
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。 P ]_Vz  
`bi k/o=%  
3. 参数：准直输入光源 W-!dMa  
rOhA*_EG  
fIlIH  
wtUG^hV #_  
4. 参数：SLM透射函数 KD9Ca $-  
`O jvt-5}E  
R3cG<MjmK  
5. 由理想系统到实际系统 R=QM;  
34]%d<
;A  
.>a$g7Rj  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 @nW'(x(  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 fVv$K&  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 ar=hx+  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 OC`QD5  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 ;
S{ZC5  
],!pp3U  
w`"W3(  
)8\Z=uC  
CVi<~7Am\  
应用示例详细内容 l!Nvn$hm  
EsS!07fAM:  
仿真&结果 xDNw/'  
p$&_fzb  
1. VirtualLab中SLM的仿真 x%Zi
E5#  
mfUKHX5  
 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)。 >E{#HPpBi  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 "P9wT)J_  
 为优化计算加入一个旋转平面
Q9SPb6O2  
7?)m(CFy  
mq>*W'M  
g(M(Hn7  
2. 参数：双凸球面透镜 _dz:\v  
dVK@Fgo  
2I9{
+>k  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 -{.h\  
 由于对称形状，前后焦距一致。 +*]SP@|IYI  
 参数是对应波长532nm。 Q2??Kp]1  
 透镜材料N-BK7。 oo"JMD)  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 u_$6LEp-  
D}3cW2!9  
{5?!`<fF  
c|8KT  
L+`}euu5  

5LnB]dW  
3. 结果：双凸球面透镜 Y>c5:F;  
Bx_8@+  
j>0SE  
 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。 gqKC4'G0  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 Z.Lx^h+U  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 &ij^FAM  
jFK9?cLT  
n$A(6]z5O  
(*c`<|)  
p2M?pV  
4. 参数：优化球面透镜 c'm-XL_La  
+Uc&%Px  
AF07KA#  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 M]pel\{M  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 oc,U4+T  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 Ra*k  
 透镜材料同样为N-BK7。 gDjd{+LUo  
gPn%`_d5  
U{.+*e18  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 =!Baz&#}  
!~VR|n-  
"Hsq<oV8  
fNmG`Ke  
5. 结果：优化的球面透镜 ~gcst;  
S(YHwH":  
2t~7eI%d  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 "J0Oa?  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 C'xU=OnA8  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 cfQh  
tleK(^  
'+GVozc6c"  
N1B$G  
6. 参数：非球面透镜 .LhbhUEfn  
Dq_{O  
UC<[z#]\;  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 g~WNL^GGS  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 }rb ]d'|  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 K
.sj"#D  
~6Ee=NaLzP  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 d5E
ee^Qu/  
^FyvaO  
n?KS]ar>  
Dk.9&9mz  
bx%hizb  
7. 结果：非球面透镜 J.+?*hcw  
D aqy+:  
9lazo  
 生成期望的高帽光束形状。 >?uH#%C5  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 iTtAj~dfZ  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 XiZ Zo  
qS[p|*BL  
cq+M *1;  
F.* snF  
VHY<(4@  
8. 总结 ,BN}H-W\2  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 
Cg%I)nz  
~Hs]}Xo  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 :4L5@>b-  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。
)v$Cv|"  
,uD*FSp>  
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。 h"Yqm"U/  
+#*z"a`  
扩展阅读 @_weMz8}  
,LW%'tQ~"  
扩展阅读 dXcMysRc%&  
 开始视频 8T1DcA*  
-     光路图介绍 *fy`
JC
 
 该应用示例相关文件： 
>kLH6.  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 G cLp"  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 YF[!Hpzq