[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) )= ,Lfj8x  
应用示例简述 l*yh(3~}  
1. 系统细节 H3?HQ>&O7  
 光源 #n[1%8l,  
— 高斯激光束 9b0M'x'W5  
 组件 P9RIX;A=  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 WG_20JdJY  
— 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 xGzp
}   
 探测器 A/xWe  
— 视觉感知的仿真 4G%!t`?q  
— 高帽，转换效率，信噪比 PUdJ>U
 
 建模/设计 zMXlLRC0  
— 场追迹： A-"}aCmik  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 M99gDN  
#e!4njdM  
2. 系统说明 ,a$?KX  
gyI(O>e  
_uR-Z_z  

'Gw;@[  
3. 建模&设计结果 :LuzKCvBP  
g]z[!&%Ahs  
不同真实傅里叶透镜的结果： `xhiG9mz~  
>}43xIRRCq  
Cyb-}l  
B~_='0Gm[  
4. 总结 ::xH C4tw  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 2ja@NT  
xz+Y1fYT  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 CTbz?Kn  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 bHr2LhQCN  
S[b)`Wi D  
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。 zKi5e+\  
ohdWEU,  
应用示例详细内容 0RLyAC|  
`J>76WN  
系统参数 da[u@eNrnX  
[Z5Lgg&  
1. 该应用实例的内容 2>.2H  
%G<!&E!0h  
LWB"}#vt  
1GnT^u y/  
N F[v/S  
2. 仿真任务 w>IYrSaa>  
brkR,(#L3  
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。 LiyEF&_u  
>+[uV^2[  
3. 参数：准直输入光源 Ty"OJ  
!9!kb  
Y2 &N#~l*  
959i2z  
4. 参数：SLM透射函数 1@nGD<,.  
~HwY?[}!m  
w$9aTL7  
5. 由理想系统到实际系统 oRM,_  
LF'M!C9|  
fq){?hk~O  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 jb' hqz  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 y(K?mtQ   
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 .(Gq9m[~8H  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 d9XX^nY.  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 OQ$77]XtvL  
!af35WF  
<}RU37,W  
()}B]?  
l-yQ3/:  
应用示例详细内容 Ve,_;<F]S  
P!C!E/Jf5  
仿真&结果 &z-f,`yG  
71+J{XOC  
1. VirtualLab中SLM的仿真 R|T_9/#)  
yA%(!v5UT  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 vgzNT4o  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 =nEl m*E  
 为优化计算加入一个旋转平面 p~h=]o'i  
Q{Gi**<  
kb?QQ\e  
Dg]ua5jk  
2. 参数：双凸球面透镜 0px@3/  
?aInn:FE  
,Cgu
Y/y  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 =5EG}@  
 由于对称形状，前后焦距一致。 cLH|;  
 参数是对应波长532nm。 4A%O`&eZ  
 透镜材料N-BK7。 J{=by]-rD,  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 3LZ0EYVL  
fbSl$jn.  
US+PI`  
93%U;0w[Nw  
NYD#I{h  
w\pD'1e  
3. 结果：双凸球面透镜 >9D=PnHnD  
$|!VP'VI  
y&\ J  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 wobTT1!|  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 "k\W2,q[  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 h"KN)xi$  
TL+a_]3@  
__""!Yz  
F;jl0)fBR=  
XpWqL9s_E  
4. 参数：优化球面透镜 {4&G\2<^^  
OqDLb  
A'qJke=  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 b/oJ[Vf  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 8^;[c  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 F ]\4<  
 透镜材料同样为N-BK7。 Py6c=&*  
eKpH|S!xU  

NA[yT  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 o"t+G/M  
cS,(HLO91  
,;C92
XY  
"8VCX
D  
5. 结果：优化的球面透镜 =PyU9C-
@  
08vA;6zt  
JP9eNc[  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 wFpt#_fS  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 4x
U[oaa  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 !l@IG C  
c]F$$BT  
FJo N"X  
O'U0Y8HN  
6. 参数：非球面透镜 L~Epd.,Dt  
R>[2}R30  
|~k=:sSz
{  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 URm
x8=q  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 _S/bwPj|~y  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 4p&q
H igG  
}S3m wp<Y  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 I-4csw<Qy  
vn~DtTp/  
O9oVx4=  
J@(=#z8xS  
Lp20{R  
7. 结果：非球面透镜 Ua\g*Cxh  
/ O6n[qj|  
+wwpaR`  
 生成期望的高帽光束形状。 cC1nC76[  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 XCoN!~  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 "P.7FD  
PX52a[wNDH  
^%|{>Mz;c  
pNr3u  
^o,Hu
#  
8. 总结 )!hDF9O  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 SQWwxFJ  
"lx}.  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 S*?'y  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 8Z:NT_Ss  
bV|:MW<Wv  
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。 oHB51< }  
i0Qg[%{9#  
扩展阅读 _sbZyL  
.RH}/D  
扩展阅读 cIK-VmO  
 开始视频 8},!t\j#]  
-     光路图介绍 c^}gJ  
 该应用示例相关文件： G+ Y`65  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 9s6, &'  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 ny'~pT'00