[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) \NK-L."[  
应用示例简述 aDL*W@1S  
1. 系统细节 J!TBREK  
 光源 C4\,z\Q  
— 高斯激光束 bk<FL6z z  
 组件 PB53myDQ  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 @I-Lv5  
— 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 V&ot3- Rf  
 探测器 QTmZ(>z  
— 视觉感知的仿真 &(blN.2  
— 高帽，转换效率，信噪比 .lNs4e  
 建模/设计 2p!"p`b~  
— 场追迹： ~AZWds(,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。 iqwkARG"  
}BJX/, H,  
2. 系统说明 5$rSEVg9  
MCc$TttaVz  
,v9f~qh  
T$+-IAE  
3. 建模&设计结果 ^qvZ XS  
q,%:h`t\  
不同真实傅里叶透镜的结果： hs+kr?Pg`  
yx>_scv,T  
wy,p&g)>  
P"_$uO(5x  
4. 总结 ;V5yXNQ  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Vj?DA5W`'  
r0]4=6U  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 (%_n!ip^  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 TDt
Amk  
hBU\'.x  
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。 'CR)`G_'[  
^tH#YlV4>9  
应用示例详细内容 58V[mlW)O0  
9`Q<Yy"du  
系统参数 Ts$@s^S]  
>[10H8~bI/  
1. 该应用实例的内容 MXD4|r(  
YDC&u8  
%9v@0}5V  
w ej[+y-  
^|MjJsn  
2. 仿真任务 +}xaQc:0|  
28.~iw  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 U/l?>lOD\  
1O/ g&u  
3. 参数：准直输入光源 xdvh-%A4  
tw=oH9c80  
PU<PhuMd  
2";SJF'5\  
4. 参数：SLM透射函数 @`36ku  
"Z=5gj  
kgdT7  
5. 由理想系统到实际系统 0\9K3  
)!BsF'uVQ  
{'En\e  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 x#.C4O09  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 !p/%lU65  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 nC1zzFFJ  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 vmTs9"ujF,  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 yp.[HMRD  
7nq3S  
Iq7}   
2
{Vcb  
T:]L/wCj  
应用示例详细内容 u"1rF^j6k  
:#k &\f-Y  
仿真&结果 _5 ^I.5Z3  
?S$i?\Qh  
1. VirtualLab中SLM的仿真 39wa|:I  
` |IUGz  
 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)。 azQD>  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 Ian[LbCWB  
 为优化计算加入一个旋转平面 g-c ;}qz  
s~I6SA&i  
HB+|WW t>  
YOr:sb  
2. 参数：双凸球面透镜 ]?O2:X  
j>
uj=B@  
7>XDNI  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 tGA :[SP  
 由于对称形状，前后焦距一致。 Yim<>. !  
 参数是对应波长532nm。 OU5*9_7.  
 透镜材料N-BK7。 qyC=(v  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 D8&`R  
g_5QA)4x  
H{J'# 9H  
tCxF~L@  
nOx4<Wk&  
4P^6oh0"  
3. 结果：双凸球面透镜 )-*5v D  
cdqB,]"  
RrUBpqA  
 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。 qTZFPfyU  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 !Z VU,b>  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 xGTP;NT_H  
kmzH'wktt  
lj+u@Z<xA  
V%$/#sza  
]Q]W5WDe:  
4. 参数：优化球面透镜 4DZ-bt'  
]smkTo/  
uqz]J$
 
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 R.=}@oPb  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 c'/l,k  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 
N?Lb  
 透镜材料同样为N-BK7。 rZ8`sIWQt  
|rmg#;/D  
V#VN%{  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Q.K,%(^;a  
=zQN[  
;M"9$M'  
y;/VB,4V  
5. 结果：优化的球面透镜 w]N!S;<N  
H":oNpfb  
6Gf?m;  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。
boDt`2=  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 x _c[B4Tw  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 mI74x3 [  
>/|q:b^2r  
I`NjqyTW  
,VO2a mI  
6. 参数：非球面透镜 iY21Q
l%  
sr8cYLm5R  
'7O3/GDK  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 lg^Z*&(  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 !47n[Zs  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 6gc>X%d`K  
Ub6jxib  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 *}P~P$q%  
c38D}k^
):  
2}8v(%s p  
eJg8,7WC  
F$)[kP,wtO  
7. 结果：非球面透镜 O({2ivX  
1I:+MBGin  

ti \wg  
 生成期望的高帽光束形状。 =>-Rnc@  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 4:FK;~wM&x  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 #\=FO>  
^0Mt*e{q  
`nu''B H  
<Y}R#o1Z  
8i2n;LAz  
8. 总结 <7~'; K  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 z4N*b"QF  
hIT+gnhh  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 s7F.s
g  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 $&=S#_HQS  
c Vc-  
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。 uA<
n  
|p,P46I  
扩展阅读 m;,N)<~  
`EaLGzw  
扩展阅读 FYpzQ6s~  
 开始视频 :=Nz}mUV  
-     光路图介绍 ')cMiX\v  
 该应用示例相关文件： fb~ytl<  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 {z{bY\  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 [TmIVQ!B