[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) ecHy. 7H  
应用示例简述 F kWJB>  
1. 系统细节 xH=&={  
 光源 {[$p}#7Y  
— 高斯激光束 +b{\v1b  
 组件 R+m{nO~r  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 }$7Hf+G  
— 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 }LM_VZj  
 探测器 &L/C:<.  
— 视觉感知的仿真 j#*K[  
— 高帽，转换效率，信噪比 V=YK3){>A  
 建模/设计 ?XHJCp;f  
— 场追迹： u%|VmM>  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。  oCduY2  

9Dpmp|  
2. 系统说明 MVdE7P  
o6qQ
zk  
m:h]nm  
tHGK<rb  
3. 建模&设计结果 83S],L  
TWn7&,N  
不同真实傅里叶透镜的结果： Z?GC+hG`  
%(NRH?  
3Mdg&~85  
p*^O8o  
4. 总结 @<};Bo'  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ULoTPx@N  
Tv(s?T6f  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 PKwx)! Rz  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 %o?fE4o'  
-<|Ebh d3  
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。 I($u L@$  

ue`F|  
应用示例详细内容 ;BI{v^()s  
uZqo"  
系统参数 >6aCBS?2  
F~{4)`  
1. 该应用实例的内容 KR{kn[2|Q  
0^.q5#A2  
*fjarZu  
\,?yj  
[*1c.&%(  
2. 仿真任务 MHgS5b2  
08'JT{iid  
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。 NoPM!.RU{  
v+\E%H  
3. 参数：准直输入光源 }$b/g  
h IGa);g  
 6E  
Tp9LBF  
4. 参数：SLM透射函数 / {A]('t  
AKS(WNGEp  
2[WQq)\  
5. 由理想系统到实际系统 D,X$66T ^  
']qC,;2  
\f+R!  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 B$7lL
  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 (US8Sc  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 EmLPq!C  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 7C&
`i}/t  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 b?r0n]  
bi,%QZZ  
& ??)gMM[  
I{M2nQi  
F9d][ P@@  
应用示例详细内容 ~)()PO  
YrB-;R1+  
仿真&结果 EK#w: "  
xE
+Go  
1. VirtualLab中SLM的仿真 ysL8w"t  
l ='lV]  
 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)。 .%*.nq  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 XbHcd8N T  
 为优化计算加入一个旋转平面 S?D2`b  
.}Xkr+ +]  
o]jo R3  
xNjA>S\]W5  
2. 参数：双凸球面透镜 'W$qi@f_s  
S
-v9z:M3  
]H.+=V;1  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 I2zSoQ1P  
 由于对称形状，前后焦距一致。 XLM 9+L  
 参数是对应波长532nm。 Ju:=-5r"'  
 透镜材料N-BK7。 uD. 0?*_  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 vnIxI a  
$bD!./fl  
h7o{l7`)  
lMP|$C  
@ cv`}k  
q.MM|;_u`  
3. 结果：双凸球面透镜 !lHsJ)t  
9WBDSx_(Q  
`5x,N%9{  
 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。 dLj
T^ 9  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 %d*}:295  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 {\
.2h  
O1/!)E!  
%zY3,4~  
&M<431y  
k"AY7vq@!P  
4. 参数：优化球面透镜 C?b Mj[$  
L@v0C)
  
,(lD5iN  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 6#dx%TC  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 NbgP,-  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 fDqlN`P@  
 透镜材料同样为N-BK7。 !M}&dW2  
sba0Q[IY  
v^KJU +  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 js2?t~E]  
W/J3sAYv  
$|AvT;4  
$BNn1C8[  
5. 结果：优化的球面透镜 )Q9J,  
E4 JS   
M8 ++JI  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 &0Nd9%>  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 ab 2V.S  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 F[~qgS*;  
6~D:O?2  
Xr':/Qjf  
M~3(4,  
6. 参数：非球面透镜 t$s)S>  
x37r{$2  
J&h 3,  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 8B\,*JGY2  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 5%+T~ E*  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 hu6)GOZbv  
G.cs-f  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 X~W5Z(w(O  
40+E#z)  
_pk=IHGsB  
mAXTO7  
VRMlr.T+  
7. 结果：非球面透镜 Xa%Z0%{  
R'&^)_  
I7]45pF  
 生成期望的高帽光束形状。 >Utn[']~  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ~l.]3wyk  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 g"<kj"  
;Q-sie(#  
P]IN
YH  
w=O:|Xu#*  
v]vrD2L  
8. 总结 :qw:)i  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 O+(Z`,^  
%K?~$;Z.  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 4oCnF+(  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 d0|Q1R+3  
]+,Z()  
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。 {:fyz#>>^  
$g5pKk
  
扩展阅读 5>$*#0%"}  
DlTV1X-^1  
扩展阅读 `s@1'IG;R_  
 开始视频 EYMwg
_  
-     光路图介绍 SyTc
p?H  
 该应用示例相关文件： )]rGGN
F*  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 vFy/  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 |0mh*+i