[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) Qzbelt@Wx  
应用示例简述 NLZTIZC
K  
1. 系统细节 O?|st$g  
 光源 6|*em4  
— 高斯激光束 dZ'hTzw~  
 组件 HhkubG)\  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 zb/w^~J_i  
— 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 vCE1R]^A.]  
 探测器 _l}"gUtiw  
— 视觉感知的仿真 ~Y^ UP  
— 高帽，转换效率，信噪比 g:bw;6^u  
 建模/设计 _:|/4.]`_  
— 场追迹： ^DZ(T+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。 dQ+{
Dv3A  
{J-kcD!bz`  
2. 系统说明 lTOO`g  
ts rcX  
FL-yt  
@m14x}H  
3. 建模&设计结果 ~$7fU  
ptXCM[Z+  
不同真实傅里叶透镜的结果： F6 ?4E"d  
>% a^;gk(  
#SiOx/  
KrNu7/H  
4. 总结 {VOLUC o 4  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 cY1d6P0  
PS ,@ \  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 )LESdX  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 kqJ\kd  
! Ff/RRo  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 tjw4.L<r  
c=
]z%+,b]  
应用示例详细内容 6BT o%  
(dl7+  
系统参数 =1' / ?  
x O`#a=  
1. 该应用实例的内容 Ik_u34U  
P~Cx#`#(V  
pUV3n 1{2  
9Yg=4>#$  
<4!SQgL  
2. 仿真任务 e)I-|Q4^%  
]mEY/)~7  
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。 Vo*38c2  
Na8%TT>  
3. 参数：准直输入光源 V@6,\1#`|  
WZkAlg7Z  
w-9FF%@<  
0Q]@T@F.  
4. 参数：SLM透射函数
"p<B|  
"PO>@tY  
oZ%rzLH  
5. 由理想系统到实际系统 6 Fz?'Xf  
{ir8n731p  
,r<!30~f  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 )
%D2JC  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 }[a  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 $ekJs/I&  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 7`,A]":;  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 %W!C  
4c"x&x|  
~@8r-[  
t#pF.!9=  
,'~8{,h5  
应用示例详细内容 C(( 7  

ROZOX$XM  
仿真&结果 8*O]  
2u0C~s  
1. VirtualLab中SLM的仿真 i|zs Li/  
|TCHPKN  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 QH:PClW![  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 -*;-T9  
 为优化计算加入一个旋转平面 Rlvb@aXgy  
o&tETJ5Bhe  
|)4Fe/!cJ  
{%Mt-Gm'd  
2. 参数：双凸球面透镜 iwJeV J  
f|
eUpf%)  
2%0J/]n\A"  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 o[C,fh,$  
 由于对称形状，前后焦距一致。 #:E}Eby/6I  
 参数是对应波长532nm。 ~";GH20  
 透镜材料N-BK7。 G$b*N4
yR  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 @f<q&K%FJ  
[T8BQn!  
&DnX6%2  
=7&2-'(@  
1=fP68n  
n)]]g3y2  
3. 结果：双凸球面透镜 !L..I2'  
RzPqtN  

&j4 1<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。 >fCz,.L  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 N_AAhD  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 AcF6p)@_  
ivy+e-)  
ANuIPF4NxP  
$LxfdSa  
qo2/?
]  
4. 参数：优化球面透镜 07L >@Gf  
Cx
yL'k  
=uM2l  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 OMaG*fb=  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 AF-4b*oB  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 xiv1y4(%  
 透镜材料同样为N-BK7。 -)S(eqq1  
1: cD\  
9 U6cM-p?  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Q};g~b3  
!3Xu#^Xxj  
JA
.J~3  
sj@B0R=Qo  
5. 结果：优化的球面透镜 J|vriI;  
lJe=z  
==$>M d  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 0taopDi;d  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 pq<302uBQ  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 ~Q
q0  
AOvn<Q  
{yPJYF
_l  
lIs<&-0  
6. 参数：非球面透镜 $:v!*0/  
7 (}gs?&w  
X?p.U  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 3zV{cm0  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 d(LX;sq?  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 gpo+-NnG  
n\l$R!zr  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 s\7]"3:wD  
-kFPmM;  
%hEhZW{:  
JqX+vRY;dd  
F\
Qukn
 
7. 结果：非球面透镜 w 0V=49  
Sb9O#$89  
l]pHj4`uv  
 生成期望的高帽光束形状。 )0RznFJ+X  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ^U[c:Rz  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 eiiI Wr_7  
!KYX\HRW  
@Yv+L)  
VeLuL:4I  
xy/B<.M1  
8. 总结 -+#QZ7b  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 bV'^0(Zv  
Gw\-e;,  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 WfnBWSA2T  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 F_Pv\?35z  
@' V=Vr  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 @qszwQav$  
TB!z:n  
扩展阅读 X>0$zE@0  
y":Y$v,P  
扩展阅读 G
S!7HphR  
 开始视频 n"p|tEK  
-     光路图介绍 p2(U'x c  
 该应用示例相关文件： 7RH1,k  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 @U~i<kt  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 DU@ZLk3