[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[<"DP  
应用示例简述 &EmxSYL>  
1. 系统细节 -deY,%  
 光源 LZM[Wg#  
— 高斯激光束 C\.?3  
 组件 FD#?pVyPn^  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ]BP/KCjAI<  
— 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 1 xiq]~H  
 探测器 @+Berb  
— 视觉感知的仿真 AT+|}B!  
— 高帽，转换效率，信噪比 '7wI 2D  
 建模/设计 rd0BvQ9TK  
— 场追迹： 6}x^T)R  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 vp4!p~C{  
A]BG*  
2. 系统说明 5xLuuKG  
7SXi#{  
?O\n!
c  
o&;+!Si@T  
3. 建模&设计结果 y$*Tbzp  
z.]t_`KuF9  
不同真实傅里叶透镜的结果： ]Vl*!,(i  
z mrk`o~  
\0(QO8.
 
r&1N8o  
4. 总结 A:p7\Kp;5}  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 sTeL4g|%{  
u~1[nH:  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 }/(fe`7:  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 kd|@.  

q'3=  
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。 m{_\@'q  
x~j
%  
应用示例详细内容 "]kaaF$U%  
'e7<&wm ia  
系统参数 ( y2%G=.j  
H`),PY2  
1. 该应用实例的内容 AJ^9[j}  
F{
]dq/{  
kIrME:  
m,Q<4'  
R7Zx
S  
2. 仿真任务 t \DS}3pv  
2Ev~[Hb.  
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。 {{SQL)yJ  
9"=:\PE  
3. 参数：准直输入光源 d@7 ]=P:  
V_Wv(G0-\  
Sw%=/g  
f/*Xw{s#  
4. 参数：SLM透射函数 Ct|iZLh`j  
<3O>  
!j%v
Ue;t  
5. 由理想系统到实际系统 %:N5k+}  
r<UZ\d -  
>e=tem~/
 
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 g>/,},jv[x  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 TN.mNl%  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 (t>BO`,  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 SEIGs_^'\  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 p
r(:99~3  
G9N6iKP!  
3"6lPUS  
^7Z)/c`"  
LUHj3H  
应用示例详细内容 dF5EIPl;J  
a7%5Qg9B;  
仿真&结果 Br`Xw^S  
eqZ V/a  
1. VirtualLab中SLM的仿真 (O\5gAx  
8JJqEkQ  
 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)。 +]Po!bN@@  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 Z8z.Xn  
 为优化计算加入一个旋转平面 5^ARC^v  
^UEI`_HO0  
Cc$!TZq=  
?Z.p.v  
2. 参数：双凸球面透镜 rNO'0Ck=
 
QPg QM6  
GXYmJ4wR  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 c/^} =t(  
 由于对称形状，前后焦距一致。 L1VUfEG-  
 参数是对应波长532nm。 #:3ca] k  
 透镜材料N-BK7。 i!*w'[G->Y  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 u+&BR1)C  
i'
H{cN6  
5qt]~v%y  
)U`
6` &F  
CJ8XKy  
FF0N{bY  
3. 结果：双凸球面透镜 Dwj!B;AZ_  
9]c2ub7  
*Cz>r}W  
 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。 re2M!m6k5  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 _<6
^r  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 T4]/w|?G  
:rk=(=@8`  
-=H*(M  
}rj

.N98  
yAy~|1}  
4. 参数：优化球面透镜 EeIV6ug  
yH|[K=?S[  
8`v+
yHjG  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 MRR5j;4GK  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 %YkJA:  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 f*,jhJ_I  
 透镜材料同样为N-BK7。 $A;j
l`ng  
(#k>cA(}  
Dq/_^a/1  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 [<\k  
5=WzKM  
]P;uQ!  
eee77.@y-p  
5. 结果：优化的球面透镜 (OwAhjHE  
wzVx16Rvc  
;IZ*o<_  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 9UsA>m.  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 j]U sb
_7  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 ELfcZfJ  
/2N'
SOX  
VkTdpeBV  
mk(O..)2  
6. 参数：非球面透镜 gHdNqOy c  
x' >Nz{B,P  
~P8 6=Vw  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 jd8`D6|Z  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 7?!A~Seo|  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 _0N=~`'  
UF0W%Z  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 qB6@OS  
ZG[P?fM  
nr7#}pzo  
I L]uw   
3*)<Y}Tc  
7. 结果：非球面透镜 #hG0{_d7  
Uc%n{ a-a  
~A@T_*0  
 生成期望的高帽光束形状。 YXz*B5R  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 %J(y2 }  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 8=QOp[w

 
Ne<={u%  
1P4cBw%  
.c__<I<G<  
!"1}zeve  
8. 总结 b3R1L|@  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 gZA[Sq
 
$J6Pv   
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 !%MI9Ok  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 T8<pb^#  
ffoL]u\  
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。 er@"4R0  
tfB}U.  
扩展阅读 < z':_,  
kw)("SQ  
扩展阅读 0lpkG ="&r  
 开始视频 e&~vO| 3w%  
-     光路图介绍 ?,s]5   
 该应用示例相关文件： ] V|hDU=t  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 MWdev.m:Z  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 -R%T Dx