[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)  \e3`/D  
应用示例简述 h"+ `13  
1. 系统细节 ;]sYf  
 光源 *^%*o?M~  
— 高斯激光束 a->3`c  
 组件 !g!5_|  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 1.<q3q  
— 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 E:`v+S_h  
 探测器 ~|ss*`CT  
— 视觉感知的仿真 !h[VUg_8  
— 高帽，转换效率，信噪比 9=X)ung9  
 建模/设计 eLD|A=X?  
— 场追迹： 5Por "&%  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 *f%>YxF  
N_pUv  
2. 系统说明 !p/%lU65  
nC1zzFFJ  
vmTs9"ujF,  
yp.[HMRD  
3. 建模&设计结果 7nq3S  
Iq7}   
不同真实傅里叶透镜的结果： M=qb^~ l
 
}~K`/kvs
 
\b=Pj!^gwb  
:#k &\f-Y  
4. 总结 B~ S6R  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 5{e,L>H<  
eB>s=}|  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 )rW&c-'  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Isy'{-H  
u9+kLepOT  
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。 ZK;zm  

Q6gt+FKU9  
应用示例详细内容 Y6i _!z[V[  
8K(Z0  
系统参数 zmj"fN{\  
&8.NT~"Gg  
1. 该应用实例的内容 ZF7IL  
2*"Fu:a"`I  
!-`Cp3gqHr  
zZcnijWb  
D:^$4}h f  
2. 仿真任务 m5mu:  
W[EKD 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。 yz8mP3"c:o  
eW5SFY.  
3. 参数：准直输入光源 ~/^5) g_  
G
,Z^g|6  
8 C[/dH  
q9w~A-Oh`1  
4. 参数：SLM透射函数 ^7zu<lX  
z#BR5jF  
s,#>m*Rh  
5. 由理想系统到实际系统 kKC9{^%)  
(=D&A<YX  
sf&]u;^D
Y  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 Zo1,1O  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 Ookh<ES>  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 8-<:
i  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 s3 7'&K  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 AJ#Nenmj  
wtje(z5IL  
c'/l,k  
`al<(FwGE  
)95f*wte  
应用示例详细内容 WAdCF-S  
PkI:*\R  
仿真&结果 rE@T79"  
ca+5=+X7  
1. VirtualLab中SLM的仿真 df7wN#kO+  
9tF9T\jW  
 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)。 YPHS1E?  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 H":oNpfb  
 为优化计算加入一个旋转平面 n:MdYA5,m  

boDt`2=  
!K|5bK  
Sa2>`
":d  
2. 参数：双凸球面透镜 vWAL^?HUP  
D3|I:Xm  
p/+a=Yo  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。
;!(<s,c#:  
 由于对称形状，前后焦距一致。 P.gb1$7<  
 参数是对应波长532nm。 ~"A+G4jl  
 透镜材料N-BK7。 lg^Z*&(  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 "AE5 V'  
1GzAG;UUo6  
k:7(D_  
-GxaV #{  
-'6Dg  
2}8v(%s p  
3. 结果：双凸球面透镜 |1j["u1  
dAuJXGo  
$|8!BOx8t  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 l\i)$=d&g  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ~3<> 3p  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 p,#o<W  
R17?eucZ  
'inFKy'H  
\ Yx/(e  
B {>7-0  
4. 参数：优化球面透镜 Dh=9Gns9  
$< JaLS  
9H]{g*kL  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 A}l3cP; `#  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 wpN=,&!  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 >7 ="8  
 透镜材料同样为N-BK7。 %^jMj2  
L
Gn:c;  
6Yln,rC  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 RCpR3iC2  
2'w?\{}D  
%KLpig  
7j-4TY~  
5. 结果：优化的球面透镜 E 7{U|\  
-q

Ga]a  
o2F)%TDY  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 y+NN< EY@  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 o4Om}]Ti  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 p>huRp^w  
:;9F>?VN>0  
I`!<9OTBj  
aht[4(XH5  
6. 参数：非球面透镜 )P sY($ &  
<J`0  
GB=X5<;  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 M<v%CawS  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 9w7n1k.  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 uI )6M  
]Gsv0Xk1  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Y^wW2-,m  
%WjXg:R  
Jcd-
  
C&
(N I  
do>wwgr  
7. 结果：非球面透镜 .[I
Cx  
!2f[}.6+  
&O
H={Au  
 生成期望的高帽光束形状。 X4~y7  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 Fj2BnM3#  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 cQ R]le%(  
_uy44;zq  
f6&iy$@   
W*2BT z  
u7>],<  
8. 总结 ig/xv  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 m
;GCc8  
zHM(!\8K  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 I&x=;   
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 !Dn,^  
+nFu|qM}  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 _Tm3<o.  
'-Vt|O_Q  
扩展阅读 m#| 9hMu  
Swig;`  
扩展阅读 -cAo@}v  
 开始视频 tEvut=k'  
-     光路图介绍 j8^Iz  
 该应用示例相关文件： L>Fa^jq5  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 (x;@%:3j$  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真  iu=7O