[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) '5ZtB<  
应用示例简述 9\|n2$H:  
1. 系统细节 S'I{'jP5  
 光源 4gTDHQP  
— 高斯激光束 m,~ @1  
 组件 -'tgr6=|w"  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 l+>&-lX'  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 2#n4t2p  
 探测器 9Fl}"p[>L.  
— 视觉感知的仿真 X:*Ut3"  
— 高帽，转换效率，信噪比 %#.HFK  
 建模/设计 V8z91  
— 场追迹： u0md ^  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 *N0R3da  
?Afx{
H7  
2. 系统说明 +M+ht  
ugM,wT&~Y  
BVx: JiA  
(]|rxmycA  
3. 建模&设计结果 0Wf,SYx`s  
T5eXcI0t  
不同真实傅里叶透镜的结果： 2Et7o/\<  
oJF@O:A  
`};8  
KfXE=v{t  
4. 总结 `hD\u@5Tw  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 |]5g+sd  
,3k"J4|d  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 *q8L$D  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 "tgaFtC=w  

5-L?JD4&  
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。 W9{>.E?  
NXvu}&H  
应用示例详细内容 ,6Kx1
 c  
eD0Rv0BV^  
系统参数 FTtGiGd|Zy  
I9ga8mG4-'  
1. 该应用实例的内容 `}s$cgEG  
1*eWo~G  
&#'[]V%^F  
,zy4+GW  

mAk@Q|
u  
2. 仿真任务 3_Su5~^  
_LV;q! /j  
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。
GM6Y`iU  
1.]Py"@:  
3. 参数：准直输入光源 m8F-#?~  
$=
f,z>j  
#c5 NFU}9  

A f@IsCOJ  
4. 参数：SLM透射函数 8X`Gm!)  
I=VPw5"E  
W@w#A]  
5. 由理想系统到实际系统 +_gPZFpbx  
f i-E_  
Be{7Rj v  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 Oo<^~d2=  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 7F
Mg6z8~  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 3F ;+D  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 DfFsCTu  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 8t!/Op?  
4/$ $?w4  
lHwQ'/r  
M3j_sd'N  
KaC+x-%K  
应用示例详细内容 V.kUFTCvf  
s@C@q(i6  
仿真&结果 C8%Iol  
l6.z-Qw  
1. VirtualLab中SLM的仿真 f)\ =LV  
F8km8lPQl  
 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)。 _f%Wk>
A4  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 v;X'4/M  
 为优化计算加入一个旋转平面 vV:eU-a  
S(jbPQT  
'{j.5~4y  
%N@454enH  
2. 参数：双凸球面透镜 %ci/(wL  
PuAcsYQhN  
Dh0`t@  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 -"iGcVV  
 由于对称形状，前后焦距一致。 r{.DRbn  
 参数是对应波长532nm。 UUy|/z%  
 透镜材料N-BK7。 wn[q?|1  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 XCO{}wU)>  
pC0l}hnUg  
dI<s)!  
yzt6  
\w{x-}  
~HD:Y7  
3. 结果：双凸球面透镜 K'~wlO@O  
}zi:nSpON  
r*<)QP^B~  
 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。 uYAPGs#k  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ]%m0PU#  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 OwrzD~  
Ob2H7!  
y\b.0-z  
T<06y3sN  
/w{DyHT  
4. 参数：优化球面透镜 ,9gyHQ~  
Er?Wg09  
L3P_  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 k6-Q3W[+a  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 dhpEBJ
  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 C)/uX5  
 透镜材料同样为N-BK7。 WK]SHiHD
 
RG-pN()  
DoAK]zyJA  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 PhF3' ">  
g<O*4 ]=  
?U:?o_w  
@yPa9Ug(V  
5. 结果：优化的球面透镜 )s(J8J[b*L  
)nyud$9w'  
703=.xj  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 y% =n
hV  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 M%+l21&  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 oX@nWQBc_  
|&WeXVH E  
x F7C1g(  
9'C k
V[  
6. 参数：非球面透镜 72@raA#
y  
~aa`Y0Ws],  
f sAgXv  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 :Eq=wbAw  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 Ha9A5Ao}0  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 1iEZ9J?  
Urur/_]-%  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 " &'
Jw  
48Y5ppcS  
X*VHi  
sF
^3KJ|  
O{rgx~lLJt  
7. 结果：非球面透镜 kVE% "  
KB!.N[!v  
+lmMBjDa  
 生成期望的高帽光束形状。
/`#sp  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ^%wj6  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 {ecmOxKP}  
RX:wt  
s`M[/i3Nm  
"&%: 9O  
`W< 7.  
8. 总结
#=UEx  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 p"f=[awp  
3/mVdU?U  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 WH2?_U-8h  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 !/, 6+2Ru  
@gc lks/M  
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。 _S5\5[^  
a(&!{Y1bt  
扩展阅读 (qT_4b~  
|9ro&KA  
扩展阅读 b}4k-hZL  
 开始视频 evryk,x  
-     光路图介绍 =A&x d"  
 该应用示例相关文件： B4 5B`Ay  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 {ve86 POY  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 4a]m=]Hm