[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) +R2^* *<  
应用示例简述 's$A+8;L  
1. 系统细节 c_@XQ&DC`  
 光源 0|.7Kz^  
— 高斯激光束 `%FIgE^  
 组件 z0T`5NG@  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 f%bc64N(  
— 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 T[i7C3QS  
 探测器 N90\]dFmy  
— 视觉感知的仿真 @o}1n?w  
— 高帽，转换效率，信噪比 }s`jl``PM  
 建模/设计 c+@d'yR  
— 场追迹： 1bV2  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 @m
+pr\h(  
a"`g"ZRx  
2. 系统说明 :SpG&\+  
8vz_~p9%j  
}u(d'9u  
:N^@a-  
3. 建模&设计结果 *23m-  
.yctE:n  
不同真实傅里叶透镜的结果： v\vE^|-\/  
8gVxiFjo  
.
nj?;).  
N&0uXrw  
4. 总结 "|.+L  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 OYqYI!N/  
eh({K;>  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 E3CiZ4=5  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 iF#}t(CrH  
*_4n2<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。 8
8tFB  
.LXh]I*  
应用示例详细内容 (ybtXoQs  
&xGfkCP.]  
系统参数 j61BP8E  
Vq\..!y  
1. 该应用实例的内容 3PvZ_!G  
y(c|5CQ  
H0D>A<Ue  
`mq
4WXO\  
<FcP
xZ  
2. 仿真任务 ecY ^C3+S  
O?j98H Sya  
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。 eB<V%,%N#  
Ww'TCWk@  
3. 参数：准直输入光源 )
5GdvqA  
F653[[eQ  
b2}QoJ@`  
UALg!M#  
4. 参数：SLM透射函数 FfD ,cDs  
6uCk0 B|  
BuEQ^[Ex  
5. 由理想系统到实际系统 P[#WHbn  
siss_1J  
+QXYU8bYZ  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 3I>S:|=K  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 6wpND|cT  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 Wy^[
4|6  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 U7*VIRibv+  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 _V7^sk!  
XY+au
nLf  
3Q*RR"3  
1(:=jOfk  
Z|Lh^G  
应用示例详细内容 >+; b>  
tZNad  
仿真&结果 Z z;<P  
QzFv;  
1. VirtualLab中SLM的仿真 r;%zGFp  
/H;kYx  
 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)。 X^ ^?}>t[  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 O 44IH`SI  
 为优化计算加入一个旋转平面 Pu%>j'A  
L$TKO,T  
XM@-Y&c$A  
{ Sliy'  
2. 参数：双凸球面透镜 {ZsWZJ!  
:7DVc&0  
Ay"2W%([`  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 %`\3V {2*  
 由于对称形状，前后焦距一致。 RkH oT^  
 参数是对应波长532nm。 6m{$rBR  
 透镜材料N-BK7。 G4exk5  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 SE}RP3dF!  
! ?U^+)^$  
ZhbY,wJ
,  
nhXp_Z9  
zju
,#%  
4\'81"ei  
3. 结果：双凸球面透镜 :qSi>KCGh  
komxot[[  
!lN a`  
 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。 ]Y: W[p  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 y[@j0xlO  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 CT:eV7<>s  
pQMpkAX  
U;Y}2  
}L7F g%,  
}
!7DF  
4. 参数：优化球面透镜 FQ~ead36C  
|&RX>UW$W  
<<zz*;RJJ  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 ?O>JtEz~lQ  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 nI
KT w  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 BaTOh'52  
 透镜材料同样为N-BK7。 K2o0L5Lke  
VJtTbt;>  
O+Lb***b"  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 6V6g{6W,/  
iK:qPrk-  
nMdN$E  
X%1.mTU~K  
5. 结果：优化的球面透镜 o-<_X&"a|5  
Csm!\I  
>rS<!e%  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 Rpd/9x.)&  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 %oKqK>S)  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 |laKntv2  
$AhX@|?z  
\bQ
!>l\  
uW'4 Kt  
6. 参数：非球面透镜 "LIii1]k  
=(5GU<}  
7b%
Cl   
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 GaqG8%.  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。
3U.qN0]  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 WB[G!'  
<$2zr4  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 n}'.6  
+F&]BZ  
NWN)b&}  
rw0lXs#K<E  
QLU;.&  
7. 结果：非球面透镜 Xq!tXJ)  
8"UG
&wLT  
NRF%Qd8I/2  
 生成期望的高帽光束形状。 $<mL2$.L~  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 Ic!83-  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 'c{]#E1}  
x i,wL0{  
|Z|xM  
-\C6j  
k0Yixa  
8. 总结 gF5EtdN?|  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 nqJV1h  
1)Bi>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。 d'fpaLV  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 zNJyF;3  
31Mc<4zI8  
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。 wh+ibH}@!  
XPTB,1g+f  
扩展阅读 A|Gqjy^;@  
e91d~  
扩展阅读 4\es@2q  
 开始视频 Vs"Q-?  
-     光路图介绍 C YKGf1;If  
 该应用示例相关文件： V@-GQP1  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 E|3aiC,5  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 Te#[+B?