[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) 0K+ne0I  
应用示例简述 m
5.Zu.  
1. 系统细节 hgmCRC  
 光源 Xvv6~  
— 高斯激光束 F [M,]?   
 组件 !i50QA|(G  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 \+etCo   
— 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 PCvWS.{  
 探测器 ?[AD=rUC  
— 视觉感知的仿真 wJ]d&::@h  
— 高帽，转换效率，信噪比 SBpL6~NW  
 建模/设计 sK{e*[I>W  
— 场追迹： [
3Gf2_  
 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,PA'nd/  
XSDpRo  
2. 系统说明 _#niyW+?~  
0@(&eH=  
|>Vb9:q9Po  
$`c:&  
3. 建模&设计结果 vdZW%-A&\  
`A>@]d  
不同真实傅里叶透镜的结果： AdEMa}u6  
. vV|hSc  
UZMd~|  
3<!7>]A  
4. 总结 s*[bFJwN  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 pkzaNY/q  
zdYjF|  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 :]KAkhFkbb  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Za9qjBH   
NJ<F>3  
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。 n[z+<VGwC  
'NmRR]Q9  
应用示例详细内容 6'/ #+,d'  
3$ pX  
系统参数 XZ7Lk)IR  
"[J^YKoF  
1. 该应用实例的内容 UfGkTwoo=  
tA;}h7/Lc~  
WJ#[LF!e  
W4S,6(  
Upe%r
C(  
2. 仿真任务 KPF1cJ2N  
!zo{tI19  
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。 2ESo2  
(HVGlw'`  
3. 参数：准直输入光源 ";F'~}bDA  
zfU{Kd  
G
[=c Ss,  
K-4PI+qQ\  
4. 参数：SLM透射函数 z_HdISy0  
1#x0q:6  
_/|\aqF.  
5. 由理想系统到实际系统 80I#TA6C  
vN:Ng  
)GpK@R]{  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 m`XH
KRp  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 qPNR`%}Q  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 TbU#96"~.  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 %EH)&k  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 D7Z /H'|  
2G7Wi!J  
b}`TLn  
<I?Zk80  
1zv'.uu.,  
应用示例详细内容 4RO}<$Nx}  
?`s8 pPc4  
仿真&结果 Y<OFsWYY  
G{}VPcrbC  
1. VirtualLab中SLM的仿真 RZLq]8pM  
lA]8&+,
ZM  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 {)XTk&"  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ?s01@f#  
 为优化计算加入一个旋转平面 uRvP hkqm  
k[xSbs'D  
QRUz`|U  
4(+PD&_J  
2. 参数：双凸球面透镜 SUiOJ[5,  
(`^1Y3&2  
Lbgi7|&  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 /^ts9:  
 由于对称形状，前后焦距一致。 7!1S)dup  
 参数是对应波长532nm。 {: /}NpA$  
 透镜材料N-BK7。 4hB]vY\T  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 2/?|&[  
Nn6%9PX_)  
M`_0C38  
O
-wzz  
G|Ti4_w  
/~1+i'7V.,  
3. 结果：双凸球面透镜 )~>YH*g  
3o*YzwRt  
&ZO0r ^  
 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[Ft03  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 X|dlt{Gf   
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 pa+hL,w{6  
2?C)&  
203s^K61  
0GwR~Z}Z  
F59 TZI  
4. 参数：优化球面透镜 $nb[GV  
0GLM(JmK  
+{]j]OP  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 iZmcI;?u  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 }>\C{ClI  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 [),ige  
 透镜材料同样为N-BK7。 q.vIc ?a  
kJU2C=m@e2  
P}iE+Z3  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 !WlH'y-I  
V`5O{Gg  
bA 2pbjg=  
ib m4fa  
5. 结果：优化的球面透镜 7zMr:JmV  
:RYTL'hes  
ZSw.U:ep$s  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 g(g& TO  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 crCJrN=  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。
vO=fP_  
>_} I.\X  
)oZ dj`  
e20-h3h+  
6. 参数：非球面透镜 %<5'=t'|-U  
gw(z1L5 n  
%O<BfIZ  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 y`F
w-!'o  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 M|-)GvR$J  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 _F{C\}  
#ob/p#k  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 pAEx#ck  
?2a$*(  
INf&4!&h  
GbyJ:  
Efe 7gE'  
7. 结果：非球面透镜 5;?yCWc  
2c}E(8e]  
^Cmyx
3O^  
 生成期望的高帽光束形状。 E7hhew  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 k9R9Nz|J  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 J,G lIv.A  
|qLh5Ty  
qR.Q,(b|  
X]=t>
 
!k%#R4*>  
8. 总结 VQI3G  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Vi}_{ Cy  

0V]s:S  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 "b[5]Y{ U  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 zT/\Cj68  
wBzC5T%,  
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。 l0] EX>"E  
D$N/FJ8|G  
扩展阅读 'yth'[  
Q?T]MUY(L  
扩展阅读 |%wX*zaf  
 开始视频 'S~5"6r  
-     光路图介绍 />Nt[o[r  
 该应用示例相关文件： R4@6G&2d>  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 X|[`P<'N<  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 [V!tVDs&'o