[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) Z{1B:aW  
应用示例简述 /y(0GP4A  
1. 系统细节 iU AY  
 光源 ~ 7<M6F  
— 高斯激光束 A#Y:VavQ?  
 组件  s;-AZr)  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 LL==2KNUo  
— 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 qQ8+gZG$R  
 探测器 9dWz3b1[]  
— 视觉感知的仿真 7mE9Zo1  
— 高帽，转换效率，信噪比 2OQ\ z;s  
 建模/设计 .eLd0{JtN  
— 场追迹： gFsqCx<q  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 8e1Z:axn0  
zjOOEvi  
2. 系统说明 B<0Kl.V  
z"Mk(d@-E  
QWtDZ>  
m=SI *V  
3. 建模&设计结果 bF5"ab0  

:>U+HQll  
不同真实傅里叶透镜的结果： dFyGI?  
p}<60O"r$  
4u+0 )<  
u1=K#5^  
4. 总结 hCS}  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 qG ? :Q  
!#=3>\np+X  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 k81%$E  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 !F.h+&^D
;  
#'0Yzh]qc  
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。 n4y]h  
`.J17mQe"  
应用示例详细内容 ,Vw>3|C  
~9E_L?TW*  
系统参数 YV!hlYOB
i  
um}q@BU  
1. 该应用实例的内容 2TNK  
C511hbF  
8g Z)c\  
-Jw4z#/-  
T6QRr}8`/J  
2. 仿真任务 r$8'1s37`  
)BvMFwQG  
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。 g5lb3`a3  
om2N*W.gk  
3. 参数：准直输入光源 Y~e)3e  
Fj]06~u  
~f[ Y;  
Gx6%Z$2n  
4. 参数：SLM透射函数 ts9wSx~[+  
lo(
C3o'  
oeB'{bG  
5. 由理想系统到实际系统 S_/S2(V"  
_DH^ K9,9  
R TpNxr{[  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 U3Z=X TB  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 0Q`v#$?":  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 L!lmy&1  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 `;J`O02  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 1^^8
,.'  
-5 D<zP/  
fBj)HoHQW  
`Z8k#z'bN  
BdF/(Pg  
应用示例详细内容 R$8{f:Pj  

cw{TS  
仿真&结果 7HBf^N.  
-(]CFnD_N  
1. VirtualLab中SLM的仿真 &29jg_'W  
Hd\V?#H  
 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)。 eqsmv[  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 bXO
KC  
 为优化计算加入一个旋转平面 8hD[z}  
0hV#]`9`gN  
&UOxS W  
0B7G:X0  
2. 参数：双凸球面透镜 YLGE{bS  
|w}j!}u  
]LUcOR  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 {0Y6jk>I  
 由于对称形状，前后焦距一致。 8c+V$rH_  
 参数是对应波长532nm。 +tT"  
 透镜材料N-BK7。 d\l{tmte  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 hdHz", )  
q.`<q  
C2"^YRN,  
uC^)#Y\"  
=g9n =spAn  
YWl#!"-  
3. 结果：双凸球面透镜 i[IFD]Xy!j  
(.cA'f?h  
H.ksI;,  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 :5,~CtF5 `  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。  pE)NSZ  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 >5Yn`Fc5  
'-YiV  
5MaN {*)l  
kt2_WW[  
aC\f;&P>  
4. 参数：优化球面透镜 @6>Q&GYqt  
['=O>YY  
Zek@xr;]  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 x2"1,1%H7  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 <v|"eq}  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 BX0lk  
 透镜材料同样为N-BK7。 vS>'LX  
cZNcplt8  
cQj`W *  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 J&>@>47  
hhy+bA}  
>nghFm  
DJ,LQj  
5. 结果：优化的球面透镜 at
_*Zh(  
@F<{/|P  
i
"0Bc{cQ  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 E{u6<B*  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 Bdw33z*m  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 #XDgvX >  
CvY+b^;  
*=!e,  
\dtiv&x  
6. 参数：非球面透镜 \Mg_Q$  
kWXLncE  
eUA]OF@  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 z!"vez  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ~Kw#^.$3T  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 7EE{*}?0E  
Q6qW?*Y  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 sE% $]Jp  
n^4R]9U  
(?r,pAc:  
0hemXvv1  
aV'bI  
7. 结果：非球面透镜 *H QcI-  
q*&R&K;q
 
WPL@
v+  
 生成期望的高帽光束形状。 UucI>E3?P{  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ^?VQ$o2  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 'ZuS  
.HS6DOQ  
'>"{yi-  
c C3>Ff'  
53])@Mmus  
8. 总结 'I]XX==_  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 y/Xs+ {x  
!RI _Uph  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 f jx`|MJ  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 l^lb ^"o  
ljKIxSvCFp  
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。 a `R%\@1  
Jl/wP  
扩展阅读 puC91  
Y %"Ji[  
扩展阅读 Za:j;u Y  
 开始视频 ?_NKyiu95  
-     光路图介绍 dJ"M#
X!Zu  
 该应用示例相关文件： .e~"+Pe6b  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 L'= \|r  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 d
vB=Zk]m