[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) _s5^\~ao  
应用示例简述 g&  e u  
1. 系统细节 }dzdx"  
 光源 $.Tn\4z&  
— 高斯激光束 `Jc/ o=]  
 组件 VBL4cU8D  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 &K0b3AWc  
— 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 nnj<k5  
 探测器 =\.*CY|;N  
— 视觉感知的仿真 Np+PUu>  
— 高帽，转换效率，信噪比 X=#us7W}  
 建模/设计 I%J>~=]n_  
— 场追迹： N5*Qnb8  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 q|<B9Jk  
33DP?nI}  
2. 系统说明 csW\Q][  
:*KTpTa  
=Mx"+/Yo*  
s9+):,dKP  
3. 建模&设计结果 Dq<la+VlO  
+ kMj|()>\  
不同真实傅里叶透镜的结果： )=Z;H"_  
7zH2dqrj  
R)66qRf  

C^"zU>W_  
4. 总结 T$lV+[7  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 F NPu  
gFp3=s0~  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Yc]V+NxxQ  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 <ZSXOh,'  
|s! _;6  
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。 teS>t!d  
XA!a^@<H  
应用示例详细内容 $Lj]NtO  
/.0K#J:  
系统参数 u&Ic  
/iO"4%v  
1. 该应用实例的内容 "BSY1?k{  
+JtKVF  
X "7CN Td  
7_ix&oVI  
k3$'K}=d  
2. 仿真任务 zjr($?  
6#U~>r/  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 F&6#j  
r[!~~yu/o  
3. 参数：准直输入光源 I4N7wnBp  
{%3WHGr%L  
h&j2mv(  
Z(6.e8fK  
4. 参数：SLM透射函数 `$f`55e  
}oZ8esZU2  
F)cCaE;  
5. 由理想系统到实际系统 nCi ]6;Y  
~JT2el2W7p  
)L9eLxI  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 fsjLD|?|:  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 +1T>Ob;hk  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 w0g@ <( 3  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 @]n8*n  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 m[=SCH-;  
iO*5ClB  
:'bZ:J>f  
B7uK:J:c*H  
 t/t6o&  
应用示例详细内容 \YzKEYx+  
T@ESMPeU:X  
仿真&结果 S Q:H2vvD  
7Y@]o=DIc  
1. VirtualLab中SLM的仿真 9R$$(zB 1;  
sX6\AYF1M  
 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)。 q,ie)`  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 qe&|6M!  
 为优化计算加入一个旋转平面 g s
m%4>sc  
0 8L;u7u  
$Zyuhji^  
PWS8Dpb  
2. 参数：双凸球面透镜 :.AC%'S  
9
c]$d  
Q(<A Yu  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 o+hp#e  
 由于对称形状，前后焦距一致。 KOe]JDU  
 参数是对应波长532nm。 G)~>d/  
 透镜材料N-BK7。 R^`}DlHX  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 )>h3IR  
&PPnI(s^K  
5*2hTM!  
^ q ba<#e  
e*'bY;8lo  
|rJN  
3. 结果：双凸球面透镜 x3Cn:F  
e/Z{{FP%6  
*1v3x:pQ'  
 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。 1.p?1"4\u  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 Ijiw`\;  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 (zsmJe  
9HR1m3  
!Dc?9W!b  
e;=R8i  
ds(X[7XGW  
4. 参数：优化球面透镜 aT2%Az@j  
_K?v^oM#  
_lI(!tj(  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 ):G+*3yb  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。
prO&"t >  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ,+BFpN'  
 透镜材料同样为N-BK7。 )xc1Lsrr9  
=UO7!vr;[  
@}UOm-M  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 O~8jz
  
-U>)B  
uq6>K/~D  
MA tF
,  
5. 结果：优化的球面透镜 kxe{HxM$Z  
9Q(Lnu  
fATn
za  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。
 XU"G  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 Y_$!XIJ4  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 IH*G
7;  
g#{7qmM  
oSYJXs  

S8;
c0}-  
6. 参数：非球面透镜 T^8`ji  
}6u}?>S  
xPF.c,6b4=  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 0RdW.rZJ  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 7KC2%s#7  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 lnl>!z  
F'<XB~&o  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 %[*_-%  
s#8}&2#l  

mtFC H  
agoMsxI9  
,|+{C~Ojx  
7. 结果：非球面透镜 sn[<Lq  
\RVfgfe  
3KD:JKn^  
 生成期望的高帽光束形状。 (8S+-k?  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 \HoVS  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 2CtCG8o  
5#_GuL%  
V?MaI.g
j  
L e
Up!  
o 8^!wGY  
8. 总结 5=<fJXf5y  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 S2I{?y&K  
\ 511?ik  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 jRk1Iu|7  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 IQ#Kod;)  
yF XPY=EQ  
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。 ]C_$zbmi  
$f"Ce,f  
扩展阅读 BW`Tw^j  
OJ\j6owA  
扩展阅读 d8jP@
>  
 开始视频 /ubGa6N  
-     光路图介绍 (:#4{C  
 该应用示例相关文件： !q+ %]k?x  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 n?^X/R.22  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 _A$V~Hp9q