[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) U`fxe`nVa  
应用示例简述 Cp2$I<T  
1. 系统细节 H%:~&_D  
 光源 C!8XFf8
e  
— 高斯激光束 m# ]VdO'f  
 组件 J9 iQW  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 FF"`F8-w>Z  
— 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 `kdP)lI `  
 探测器 
vpGeG  
— 视觉感知的仿真 7Bhi72&6  
— 高帽，转换效率，信噪比 K2glkGK  
 建模/设计 F(i@Gm=J]  
— 场追迹： GX+oA]  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 L-lDvc?5c  
76rNs|z~  
2. 系统说明 aa1^cw 5}  
Q!<b"8V]  
6R+m;'  
U0/X!@F-  
3. 建模&设计结果 jHj*S9:`  
\*0ow`|K  
不同真实傅里叶透镜的结果： [p+
6HF
 
=sk]/64h``  
k%?
fy  
\?_eQKiZ3  
4. 总结 :N<ZO`l?  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 )h0F'MzW  
%hzl3>().  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ~97T0{E3  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 lth t'|  
DV(^h$1_  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 sILkTzsw  
BiQ7r=Dd.  
应用示例详细内容 R30{/KK  
U!L<v!$  
系统参数 3rEBG0cf]  
ROr..-
[u  
1. 该应用实例的内容 P%v7(bqL4+  
x>^r%<WbX  
S"iz fQ@  
;=IGl:  
VemgG)\  
2. 仿真任务 LO,G2]  
AKVll  
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。 *5bKJgwJ  
M4rOnIJ  
3. 参数：准直输入光源 !YlyUHD  
uX-]z3+  
\7QAk4I~  
LY%`O#i.  
4. 参数：SLM透射函数 +j._NRXRH  
<6=kwV6  
^d!(8vh  
5. 由理想系统到实际系统 H1H+TTZr  
15i8) 4h  
T/#$44
ub  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 kETu@la}  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 0^VA,QkQ\  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 jFBLElE  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 ssv4#8p3  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 xeqAFq=9?  
Farcd!}  
$F!)S
  
rULrGoM  
io_4d2
uBh  
应用示例详细内容 K4Mv\!Q<8  
B1]dub9  
仿真&结果 Z[G
s/D  
zT[[WY4  
1. VirtualLab中SLM的仿真 -MrEJ  
P>/n!1c  
 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)。 0p\cDrB?  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 K~p\B  
 为优化计算加入一个旋转平面 W8:?y*6  
}v[*V 
 
~U+SK4SK:o  
eJ+V!K'H2  
2. 参数：双凸球面透镜 u%FG% j?C  

n22k<@y  
kK2x';21  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 9K*yds  
 由于对称形状，前后焦距一致。 J>(I"K%  
 参数是对应波长532nm。 1s4+a^&  
 透镜材料N-BK7。 |cwGc\ES  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 #<20vdc  
\h
pD  
0?3Ztdlb  
RI_:~^nO{r  
Zvd^<SP<?  
mAkR<\?iTF  
3. 结果：双凸球面透镜 l][{ #>V  
.l$'%AG:~  
+Z0@z^6\  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 Fj<#*2{]B  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 [m7^Euury  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 zG|}| //}  
;W6P$@'zs  
'ojI_%9<  
1df}gG  
:*V1jp+  
4. 参数：优化球面透镜 t0XM#9L  
2fp\s5%J}  
@N?A0S/  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 =}txcA+  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 :Hdn&a i  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 y>T:fu  
 透镜材料同样为N-BK7。 %\8E{M:  
pj.}VF!d  
Sns`/4S?6Z  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ,"!t[4p=f  
|,c\R"8xS  
?9#}p  
B`,4M&  
5. 结果：优化的球面透镜 w8M,35b  
c`w
YQUg(  
*C*n(the  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 {e4`D1B  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 9$7tB  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 eyK=F:GO  
aW-'Jg=@H^  
~ow_&ftlo  

MM8r*T4g/  
6. 参数：非球面透镜 AW;"` ].  
1AoYG_  
W$=MuF7R  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 #w3cImgp2  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 YK Nz[x$|  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 < &[=,R0 @  
ng$`<~=)\  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 iXpLcHi  
_Wn5* Pi%Z  
{U?UM  
R(Y4nw+Y-  
lIHSy  
7. 结果：非球面透镜 Y <;A989D  
9l9h*Pgt  
[ix45xu7  
 生成期望的高帽光束形状。 M$j]VZ  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ajFSbi)l  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 S~auwY,<  
V$O{s~@ti  
bM`7>3 d7E  
_U<sz{6  
*G)=6\  
8. 总结 86(8p_&zC  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 _bp9UJ  
zx  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 z>HeM Mei  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 V<f76U)  
.s7Cr0^k,|  
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。 T^9k,J(rM  
xB=~3  
扩展阅读 /8 /2#`3R  
=sVB.P  
扩展阅读 I6}ineps  
 开始视频 ooa>~!91P  
-     光路图介绍 >P*wK9|(  
 该应用示例相关文件： PfKIaW<  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 gGl}~  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 *3_@#Uu7