[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) `)$`-Pw*  
应用示例简述 `m%:rE,  
1. 系统细节 c5("-xB  
 光源 ),=@q+{E{  
— 高斯激光束 &'s^nn]  
 组件 GB>aT-G7q  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 %*kLEA*v  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 ,t1vb3  
 探测器 bj}=8k0  
— 视觉感知的仿真 <c+K3P'3?  
— 高帽，转换效率，信噪比 bg}+\/78#  
 建模/设计 sK&,):"]R  
— 场追迹： yyP'Z~0  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 Rn-G @}f  
@u/H8\.l  
2. 系统说明 M;KA]fmc  
wz#A1F  
3;-^YG  
y])).p P  
3. 建模&设计结果 \vCGU>UY  
h*3{6X#(/  
不同真实傅里叶透镜的结果： ;#
&fgj  
EY=FDlV  
QL97WK\$  
MS*G-C  
4. 总结 FW#P*}#  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 44HiTWQS?l  
]CX[7Q
+'  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 PK4`5uT  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 a }'->H  
#r<?v  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 &Jy)U  
.et ^4V3  
应用示例详细内容 `ZMK9f:  
lZW
K2  
系统参数 __I/F6{ 9V  
nNaXp*J  
1. 该应用实例的内容 &:3Z.G  
0y~<%`~  
7LCp7$Cp  
`#Kx|x6  
tHhHrMxO  
2. 仿真任务 #??%B  
 f:wd&V  
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。 r&%.z*q  
he$XLTmr:  
3. 参数：准直输入光源 Kesy2mE  
33K*qaRAD  
fP[& a9l  
R^n@.^8s  
4. 参数：SLM透射函数 y3eHF^K+$  
PB53myDQ  
@I-Lv5  
5. 由理想系统到实际系统 "e6|"w@8  
QTmZ(>z  
&(blN.2  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 `f9gC3Hk  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 2p!"p`b~  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 ~AZWds(,N  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 @;:>GA  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 }BJX/, H,  
{gsdG-  
55Gtp\L  
k?6z_vu  
Zy0aJN>  
应用示例详细内容 bAwl:l
\`  
DmqSQA  
仿真&结果 g{:<2xI5P  
A],ooiq<  
1. VirtualLab中SLM的仿真 e3(/qMl  
)ev<7g9*q  
 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)。 } JiSmi6o  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 '5KeL3J;  
 为优化计算加入一个旋转平面 e]Fp=*#  
q|.dez'  
f)Xr!7  
IMGP
'g  
2. 参数：双凸球面透镜 >\Sr{p5KR  
k\`S lb1  
'%saL>0  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 9QC.TG@  
 由于对称形状，前后焦距一致。 c#/H:?q?a  
 参数是对应波长532nm。 H1EDMhn/  
 透镜材料N-BK7。 sEc;!L  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 Vz=auM1xZ  
h8e757z  
 #^#HuDH  
S9| a$3K'  
ANi)q$:{  
je
/!{(  
3. 结果：双凸球面透镜 ~b~2 >c9  
,u9M<B<F  
g'$tj&Vk:  
 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[Bk3p  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ~lAKJs#{  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 9W ^xlid6  
WjSc/3Qy  
jE2}p-2Q0  
;)AfB#:d  
c]-*P7W  
4. 参数：优化球面透镜 q`NXJf=sc  

DL'iS  
A]0:8@k5  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 3r+.N  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 NB_)ZEmF  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 _nh[(F<hz  
 透镜材料同样为N-BK7。 7R4z}2F2  
3*UR3!Z9 *  
SMH
<'F7i  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 8T)&`dM6P~  
8I;XS
14Q  
pCh2SQ(Q>  
=3ioQZ^Vz  
5. 结果：优化的球面透镜 !~]<$WZV  
5q9s,r_  
7Z ;?b0W  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 WYB{% yf  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 zq+o+o>xo  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 BVsD( @lX  
SP*fv`  
CIU1R;  
mrIh0B:`  
6. 参数：非球面透镜 m%;D  
W14F  
;5-r_D;9  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 )SryDRT  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 RlT3Iz;  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 b45|vX+j  
goat<\a  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 jHN +5=l  
WQyLf;!Lz  
p'7*6bj1  
5DOBsf8Jo  
qd3Q}Lk  
7. 结果：非球面透镜 Twn4
lG4~  
=K'cM=WM6  
Lip4)Y [  
 生成期望的高帽光束形状。 q9w~A-Oh`1  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ^7zu<lX  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 8k q5ud  
s,#>m*Rh  
qW:HNEiir  
(=D&A<YX  
z'T)=ycT  
8. 总结 .ERO|$fv  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 oh#\]c\f  
"ju6XdZo  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 qC F5~;7  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 }D+}DPL{^  
CLvX!O(~  
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。 'y8]_K*  
>pUtwIP  
扩展阅读 ODZ|bN0>  
4pw6bK,s2\  
扩展阅读 7{&|;U  
 开始视频 cGjPxG;  
-     光路图介绍 eX@L3BKp  
 该应用示例相关文件： y;/VB,4V  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 w]N!S;<N  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 Eke5Nb