[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) ;`TSu5/  
应用示例简述 
s*XwU  
1. 系统细节 l$:.bwXXO  
 光源 #hNp1y2  
— 高斯激光束 D+y_&+&,t  
 组件 i;yr=S,a0/  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 X53TFRxnT  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 EJbFo682  
 探测器 Je5UVf3>2&  
— 视觉感知的仿真 LvtZZX6!  
— 高帽，转换效率，信噪比 s[ CnJZ\q  
 建模/设计 @eQo  
— 场追迹： )/:r$n7  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 1e0O-aT#Q  
-d|VXD5N  
2. 系统说明 upJ|`,G{  
W/U_:^[-  
bc".R]  
vbZGs7%  
3. 建模&设计结果 ~(|~Ze>  

C
US^j  
不同真实傅里叶透镜的结果： xEA%UFB.!G  
frYPC Irj  
Sb9In_* 0  
*@C4~Zo  
4. 总结 WLb*\  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 `wyX)6A|bt  
=Wl*.%1 b  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 `$X|VAS2  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 {
U`B|  
7=o
2$  
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。 ddR_+B*H  
zW@OSKq4  
应用示例详细内容 CD]2a@j{  
d^&F%)AT  
系统参数 iz2I4 _N  
WF6'mg^^?  
1. 该应用实例的内容 7Y8B \B)w  
}x[d]fcC  
/$IF!q+C  
}> 51oBgk_  
(N etn&  
2. 仿真任务 ]Tje6iF  
Se o3a6o  
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。 rQncW~  
I)
$of9   
3. 参数：准直输入光源 NMSpi[dr  
-V'`;zE6  
A/ eZ!"Y  
%HRFH  
4. 参数：SLM透射函数 I82?sQ7  
~dIb>[7wy  
S;o U'KOY  
5. 由理想系统到实际系统 %^L:K5V  
8Ee bWs*1  
/12D >OK  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 "CEy r0h  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 bb6 ~H  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 /S]W<8d  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 ^J8sR4p#  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 u@`)u#  
}OeEv@^  
Oc;/'d2  
XFeeNcqF  
${$XJs4  
应用示例详细内容 imx/hz!  
lR!Sdd} -  
仿真&结果 I#Q Tmg.  
/`iBv8!  
1. VirtualLab中SLM的仿真 mx#H+:}&r  
,w.`(?I/  
 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)。 gTK5z.]  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ~P*t_cpZ  
 为优化计算加入一个旋转平面 dqMR<Nl&  
8gap _qTo  
GHHErXT\a  
i
<g|+}I  
2. 参数：双凸球面透镜 `_]Z#X&&h  
2`#jw)dM;}  
#vy:aq<bjE  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 &jgpeFiiC  
 由于对称形状，前后焦距一致。 @:@0}]%z9  
 参数是对应波长532nm。 *G^n<p$"  
 透镜材料N-BK7。 l`2X'sw[/  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 eNlE]W,=  
6 ^X$;  
Sf}>~z2  
]McLace&  
%$j)?e  
.>0e?A4,5?  
3. 结果：双凸球面透镜 @GGzah#  
7N^9D H{`  
Y&xm
y|O#  
 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。 0fvQPs!O  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 4#uWj?u  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 6Q,-ZM=Z_p  
d:0
RDK-}s  
?lv{;4BC  
Qp7|p  
c'_-jdi`>_  
4. 参数：优化球面透镜 I)ub='+&;  
omM*h{z$$  
)5lo^Qb  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。
l=5(5\  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 w:Fi 2a
J  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ze Qgg|;  
 透镜材料同样为N-BK7。 p(MhDS\J  
C #ng`7 q  
&I.UEF2,  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Nt#zr]Fz  
P
Y: l  
cgsM]2ZYs  
]Ff"o7gT  
5. 结果：优化的球面透镜 59";{"sw  
m~9Qx`fi`  
#Nxk3He]8  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 $]4^ENkI  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 1oaiA/bq  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 vm)&WEL!  
p5^,3&  
a +Q9kh  
y3$i?}?A  
6. 参数：非球面透镜 d$s1l  
4VPL -":6  
@L^2VVWk^  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 >#B%gxff  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 D%umL/[]  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 s z/7cLo  
%y33evX/B  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 .]%PnJM9K  
(7
x5  

5
n1;@Vr  
R8UtX9'*sa  
xBd#  
7. 结果：非球面透镜 nnIBN4  
au2ieZZ[  
R-J\c+C>W  
 生成期望的高帽光束形状。 S2K_>kvG)~  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 =)m2u2c M  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 d8Jy$,/`?  
fi+u!Y*3Z  
6 k+FTDL  
?"PUw3V3lB  
w
ly#|  
8. 总结 O^hWG ~o  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 B2VC:TG>  
5+b[-Daz  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 i;c0X+[  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 npg.*I/>  
$6h:j#{JE  
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。 -_.)~)P  
/ZZo`   
扩展阅读 kVw5z3]Xg  
XodA(73`i  
扩展阅读 ed4:r/Dpo  
 开始视频 ^ruS  
-     光路图介绍 eIK8J,-  
 该应用示例相关文件： B#AAG*Ai8  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 =2pGbD;*  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 lz@fXaZM