[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) h*d&2>"0m?  
应用示例简述 g[:5@fI#*  
1. 系统细节 MqXA8D  
 光源 .>h|e_E  
— 高斯激光束 }7Pd\tG]  
 组件 %qN8uQx  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 9u"im+=:  
— 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 NoiU5pP  
 探测器 sveFxI  
— 视觉感知的仿真 21w<8:Vg  
— 高帽，转换效率，信噪比 Gvj@?62  
 建模/设计 ?Y
z.tg  
— 场追迹： vC+mC4~/(  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 jS|(g##4  
zg|yW6l)9  
2. 系统说明 \/{qE hP  
574
b]  
}]tSWVb*  
NE3G!qxL  
3. 建模&设计结果 `p'L3u5H-  
WE
T $H,  
不同真实傅里叶透镜的结果： /WMG)#kw'  
.L6t3/^  
$F\&?B1.  
#`}g?6VHo  
4. 总结 :=*>:*.Kb  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 9Q].cDe[  
[yjC@docH  
 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&<V;r2  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 I>G)wRpfR'  
p72+:I  
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。 QT^( oog=  
<1_?.gSi  
应用示例详细内容 -7;RPHJs  
lL%7lO
 
系统参数 uCmdNY  
m0
/J3  
1. 该应用实例的内容 {`l]RIig  

h'T\gF E%  
iHQFieZ.E  
_VR4|)1g  
(}]74Lc  
2. 仿真任务 Gs*ea'T)  
bu@Pxz%_  
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。 
0fNWI  
-YSn 3=  
3. 参数：准直输入光源 6^|bKoN/ f  
ux{OgFfi  
-c|O!Lc-  
cDE?Xo'!  
4. 参数：SLM透射函数 F fl`;M
 
C8NbxP  
aU#8W.~  
5. 由理想系统到实际系统 Ig$5Ui  
VO++(G)  
%;^
6W7  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 l  4~'CLi  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 zA( 2+e 7  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 V@cRJ3ZF  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 S,Tm=} wj  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 a$;+-Y  
y"7TO#  
^_2Ki  
?e&CbV
c4  
oJXZ}>>iT  
应用示例详细内容 L~vNW6#W  
,{zvGZ|  
仿真&结果 ]1D>3  
XXe7w3x
{  
1. VirtualLab中SLM的仿真 S7N54X2JwL  
) e;F@o3  
 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)。 nJ2l$J<  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 B%'Np7  
 为优化计算加入一个旋转平面 mc9$"  
YXD1B`23  
xB9^DURr\  
?&/9b)cS  
2. 参数：双凸球面透镜 F!aYK2  
5<d Y,FvX  
p'xj:bB  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 hkW"D<ii-  
 由于对称形状，前后焦距一致。 lzuPE,h  
 参数是对应波长532nm。 uY'Ib[H  
 透镜材料N-BK7。 ?8vjHEE  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。
:Z1_;`>CT  
'7_'s1  
`bt]v$  
Or6'5e?N  
I`5MAvP  
q{KRM\ooYs  
3. 结果：双凸球面透镜 _#N~$  
/a9+R)Al  
p4aM`PW8>=  
 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。 fI}-?@  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 |mci-ZT  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 hoU&'P8  
Snh\Fgdz  
Of:e6N  
oZOFZ-
<  
D0"+E*   
4. 参数：优化球面透镜 A.z~wu%(  
BB>7%~3f  
%J+$p\c  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 3zh'5qQ  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 Zz/w>kAG*{  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 %\5y6  
 透镜材料同样为N-BK7。 `o:)PTQNg  
k$I[F<f  
nz>A\H  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 &,KxtlR![  
uy`U1>  
J!yc9Q  
xFyMg&  
5. 结果：优化的球面透镜 U?>zq!C&R  
}Pw5*du
q  
5i1
>z{  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 )03.6Pvs  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 T,H]svN
5p  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 c~$ipX
  
tgrQ$Yjk  
dB_\,%vAd  
7Y#b7H  
6. 参数：非球面透镜 YW/<. 0rI  
BE3~f6 `  
e3(0L I  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 QjQJ "  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 B]]M?pS  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 &Kjqdp  
T-<^mX[}  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 }n:-nB4  
- MBK/  
Ex@#!fz{%  
G~m(
&,:Mu  
dC.uK^FuJ  
7. 结果：非球面透镜 {J99F  
FWD9!M
K  
\Dt0 } ?;k  
 生成期望的高帽光束形状。 SM^6+L"BE  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 4Y-9W2s  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 h\.UUC&<  
5_`.9@eh.  
E6@+w.VVO  
"`&?<82  
PE4{;|a }  
8. 总结 e?f[t*td  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 !N)oi$T%  
$s) ^zm~  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 *$hO C%(  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 %!eK"DKG^  
$*2uI?87}:  
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。 [&Qrk8EN  
|d,1mmv@K  
扩展阅读 D/{-  
g@1MImc'!  
扩展阅读 "M?(Ax  
 开始视频 3w^q0/GD  
-     光路图介绍 MJ7!f+!5  
 该应用示例相关文件： rc;| ,\  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ;>CmVC'/  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 /}M@MbGMM