[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) HoWK#Nz\  
应用示例简述 4wa3$Pk  
1. 系统细节 X
Q}7.u!  
 光源 v"Ryg]^_  
— 高斯激光束 8/ukzY1!  
 组件 ;\j'~AyCn  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 c5i7mx:.  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 6KN6SN$  
 探测器 /@DJf\`vM  
— 视觉感知的仿真 SVV-zz]3M  
— 高帽，转换效率，信噪比 :inVwc  
 建模/设计 j[t2Bp  
— 场追迹： @|'9nPern  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 X~\O]  
M$6;&T  
2. 系统说明 a/%qn-i|p  
evVxzU&  
;MlPP)*k  
G2|G}#E  
3. 建模&设计结果 #D>:'ezm  
p2+K-/}ApP  
不同真实傅里叶透镜的结果： M%SNq|Lo  
65mfq&"P?  
Q!7mN?l  
!l6ht{  
4. 总结 @bnw$U`+  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 6_tl_O7  
V%zo[A  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 /Vx EqIK  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 -`t9@1P> =  
,hT**(W  
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。 AOTtAV_e  
T[cJ
  
应用示例详细内容 'Ir  
9p4SxMMO  
系统参数 4 .(5m\s!  
6hXh;-U  
1. 该应用实例的内容 -7Kstc-  
=<ht@-1  
V*@&<x"E  
: 'pK  
h 3  J&  
2. 仿真任务 ]2[\E~^KU  
rK'O 85)eU  
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。 Yb:F,d-Ya  
cBCC/n  
3. 参数：准直输入光源 vrvi] Y8  
k#p6QAhS  
m YhDi  
?]TtUoY=)F  
4. 参数：SLM透射函数 p DU+(A4>  
lr -+|>M)  
I}]UQ4XJ  
5. 由理想系统到实际系统 zYftgH_o  
i+I1h=  
J DOs.w  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 =#&+w[4?&.  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 9.6ni1a'  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 B!)Tytm9u  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 w.=rea~  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 ,
z+n@sUR:  
1{qG?1<zZ6  
xBqZ: BQ  
8Qkw
g]X  
)cm^;(#pV  
应用示例详细内容 EKmn@S-&P  
#VZ js`d6  
仿真&结果 &m TYMpA  
~P*{%=a  
1. VirtualLab中SLM的仿真 -"bC[WN  
jgfr_"@A  
 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)。 ;g<y{o"Q3p  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ^r{N^   
 为优化计算加入一个旋转平面 5/HkhTyj  
81)i>]  
j`MK\*qmz  
>;f
n,9w  
2. 参数：双凸球面透镜 Hig.` P  
J d,9<m$  

RXO5pd  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ?H8dyQ5"  
 由于对称形状，前后焦距一致。 ?MvL}o\|  
 参数是对应波长532nm。 jk%H+<FU`  
 透镜材料N-BK7。 X0LC:0+  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 $ao7pvU6  
[-R[rF  
)6px5Vwz  
~/2OK!M  
._&SS,I5VZ  
!'Hd:oD<  
3. 结果：双凸球面透镜 &(|x-OT  
Lo=n)cV1,  
yFTN/MFt  
 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。 H9WXp&  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。
I(Vg
 
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 0sF|Y%N  
p.x2R,CU  
'7.4!I0'  
KfQR(e9n   
RE08\gNIt  
4. 参数：优化球面透镜 UM^~a$t  
8,&Y\b`..  
D@c@Dt  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 STPRC&7;  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 2M+*VO  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 5>~D3?IAd  
 透镜材料同样为N-BK7。 hOuHTo^  
ao@CPB6N  
U7-*]i
k  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 4Wa*Pcj  
4"\%/kG  
iMQ0Sq-%1  
Xu|2@?l9  
5. 结果：优化的球面透镜 {~XnmBs  
@eq.&{&  
pfFHuS~  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 3k
VN[0
 
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 ,}wFQ9*|W  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 C3(h j  
\(r$f!`  
.sKfwcYu4  
r^ABu_u(`I  
6. 参数：非球面透镜 |n~,{=  
6r`Xi&  
Xx\,<8Xn  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 al7D3J  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 'c3'eJ0  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 8fPTxvXqL  
bc>&Qj2Z7c  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 q)J5tBfJ  
4b6)+*[O  
8O[l[5u&  
tjx|;m7  
PM'2zP[*W  
7. 结果：非球面透镜 `oM'H+  
?F*I2rt#  
[.&n,.k  
 生成期望的高帽光束形状。 h67{qY[J[  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 Zx7aae_{  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 > }kZXeR|  
5Sb-Bn  
,T;D33XV  
=r3g:j/>q  
F_4Et  
8. 总结 RF~G{wz  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 3{wuifS  
t]?{"O1rC  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 d]N_<@tx9  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 8q; aCtei  
U]g9t<jD  
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。 @#;*e] 1a  
s_e*jM1  
扩展阅读 7NnXt'  
:[0)Uu{  
扩展阅读 RL fQT_V  
 开始视频 ^dE[ ;  
-     光路图介绍 k;)mc+ ~+  
 该应用示例相关文件： h0I5zQZm  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 M}q;\}  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 &>QxL d#