[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) ,+&j/0U  
应用示例简述 W%ud nJ  
1. 系统细节 x?IT#ty  
 光源 7Go!W(8  
— 高斯激光束 U9w*x/Swb  
 组件
0"N %Vm  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 /rW{rf^  
— 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 jo~Pr  
 探测器 F`u~Jx8.*  
— 视觉感知的仿真 %`'VXR?`h=  
— 高帽，转换效率，信噪比 _f`m/l  
 建模/设计 (Wn'.|^%  
— 场追迹： V_* ^2c)  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 +,lD_{}_  
FQyiIT6  
2. 系统说明 zjmc>++<t  
~a$% a  
; F=_ozWV*  
pP @#|T  
3. 建模&设计结果 5kF5`5+Vj  
dQ[lXV[}v  
不同真实傅里叶透镜的结果： Gm.hBNgp  
DKZ69^  
_OY;SJ(  
=%L^!//c  
4. 总结 L*z;-,  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 `4CRpz  
;IT^SHym  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ~&x%;cnv_  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 1 wG1\9S  
RY'y%6Z]ZO  
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。 Ut+mm\7  
"hfwj`U  
应用示例详细内容 luMNi^FQ  
/y0 )r.R  
系统参数 !cZsIcIe  
NQAnvX;  
1. 该应用实例的内容 $spf=t"nh  
XP7A.I#q0  
')BQ 0sg  
_W;u Qg']  
`Ao:}  
2. 仿真任务 t]x HM  
Y%faf.$/9  
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。 1pV"<,t  
l
wU&jo*@  
3. 参数：准直输入光源 L8W3Tpi&(  
iB?@(10}ES  
0pR04"`;  
_5zR!|\^  
4. 参数：SLM透射函数 ~K[rQ  
[D t`@Dm  
\o^+'4hq<5  
5. 由理想系统到实际系统 6"DvdJ0MB  
#'T|,xIr-Q  
G>,rf ]N  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 3EyN"Lvp{o  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 @:[/uqL  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 0XYxMN)  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 DbcKKgPn(9  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 >eC^]#c  
`drvu?F  
x!< C0N>?z  
4
MM#\  
z+4R[+[  
应用示例详细内容 B0Z@ Cf  
_ehU:3L`s  
仿真&结果 =3"Nn4Z  
j.z#fU  
1. VirtualLab中SLM的仿真 yR`-rJb V  
1kpI?Plki  
 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)。 b,cvQD  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 F kWJB>  
 为优化计算加入一个旋转平面 \z_@.Jw{  
;7hf'k  
gs!{'=4wT  
R+m{nO~r  
2. 参数：双凸球面透镜 }$7Hf+G  
H`y- "L8q  
wy^>i$
TC  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 _])1P?.  
 由于对称形状，前后焦距一致。 zYep V  
 参数是对应波长532nm。 #*9*[Xbi  
 透镜材料N-BK7。 &v:iC u^|  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 I@hC$o  
snyx$Qx(  
YB 4R8}4  
=Xp3UNXg  
s8tI_h  
qYpHH!!C=  
3. 结果：双凸球面透镜 "u%$`*  
d`:0kOF+  
mV;7SBoT  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 b*bR<|dTj  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 7mu%|!  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 (s9?#t6  
)ow3Bl8w  
wHAh6lm  
>V]>h&`  
P017y&X  
4. 参数：优化球面透镜 c`i
Se$eS  
o$Jk27  
/aK },+  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 #0mn_#-P)  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ~[[a7$_4  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 K,So#Ui  
 透镜材料同样为N-BK7。 qOng?(I  

M5<5(l  
u^{Q|o:=x  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 LIR2B"3F  
UP,
(zKTA  
o77HRX  
o2jnmv~  
5. 结果：优化的球面透镜 >`6^1j(3  
&AoWT:Ea  
HVC\(h,)i  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 ln3
.TR*  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 >CYg\vas!  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 )d s(/P5b  
E[$['0  
Uqkh@-6-  
2[WQq)\  
6. 参数：非球面透镜 6/GhQ/T%D  
8x+K4B"oe  
oXGf#>keg  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 6z/8nf +u  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 Wve ^2lkoK  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 #M_QSD}&  
oiklRf  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 UH[ YH;3O  
6H3_qx  
-,Q<*)q{  
I{M2nQi  
F9d][ P@@  
7. 结果：非球面透镜 $i =-A  
E fqa*,k  
F`Pu$>8C  
 生成期望的高帽光束形状。 &*0!${B  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 X.JB&~/rO  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 bf}r8$,  
/0(4wZe~?  
| WDX@Q  
t);5Cw
_  
>q]r)~8F^  
8. 总结 v}iJ:'  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 t[3Upe%  
}p "HD R>  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ]H.+=V;1  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 >0512_J+  
E{j6OX\  
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。 ]bRu8
kn  
gg6&Fzp  
扩展阅读 U~7.aZHPx3  
gAR];(*  
扩展阅读 X5)>yM^N`  
 开始视频 &npf %Eub  
-     光路图介绍 iPHMyxT+S  
 该应用示例相关文件： 7\
jH?Zi  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 L5U>`lx6$  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 |z5olu$gVc