[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) I*Dj@f`  
应用示例简述 /iM1   
1. 系统细节 Y% \3N  
 光源 !Whx^B:  
— 高斯激光束 \ [OB.  
 组件 7L&,Na  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 +C7E]0!r  
— 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 DFQ`(1Q  
 探测器 kI!@J6  
— 视觉感知的仿真 YYFS ({  
— 高帽，转换效率，信噪比 ibZ[U p?  
 建模/设计 WO9vOS>  
— 场追迹： q?mpvpLG  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 UW8yu.`?  
2;>uP#1]  
2. 系统说明 nTo?~=b  
`ql8y'  
9-{+U,3)  
$$.q6  
3. 建模&设计结果 VT4>6u}  
H.XyNtJ  
不同真实傅里叶透镜的结果： K<::M3eQ  
k"gm;,`  
BNE:,I*&  
=|Qxv`S1  
4. 总结 +U J~/XV  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 uwI"V|g%a&  
tzd!r7  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ~E8/m_> rU  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 . G25D  
n_]B5U  
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。 ^pu8\K;~  
%pOxt<  
应用示例详细内容 RAu(FJ  
Zy9IRZe4U  
系统参数 bXOM=T  
b49h @G  
1. 该应用实例的内容 8r"-3<*  
V >eG\  
,Nw2cv}D  
;:oJFI#;  
XX90Is  
2. 仿真任务
q%q+2P>  
,.2qh|Ol  
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(`4
M:  
! jApV  
3. 参数：准直输入光源 PB"=\>]`N  
|ITCw$T  
h {Jio>  
O86p]Lr  
4. 参数：SLM透射函数 C:sgT6  
OY81|N j  
A:y^9+Da  
5. 由理想系统到实际系统 5c}loOq  
}BT0dKx  
p>J@"?%^  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 -{Ar5) ?='  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。  _}JMBIq$  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 gzvgXZ1q"  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 x;:jF_  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 ep},~tPZn  
>0iCQKq  
XefmC6X  
[+W<;iep  
\Ezcr=0z{j  
应用示例详细内容 sdB(sbSF  
M6A0D+08  
仿真&结果 P{%Urv{U  
m##!sF^k~J  
1. VirtualLab中SLM的仿真 G `3{Q7k  
uJ0'`Q?6R9  
 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)。 HrZX~JnTmf  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 b?,%M^9\`  
 为优化计算加入一个旋转平面 FAc^[~E  
KlS#f  
\5j}6Wj  
4bw4!z9G  
2. 参数：双凸球面透镜 W?wt$'  
| X#!5u  
(xTGt",_Jo  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ^[bFGKE  
 由于对称形状，前后焦距一致。 -w"lW7
 
 参数是对应波长532nm。 t\YM Hq<Y  
 透镜材料N-BK7。 kmu`sk"  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 :/$_eg0
A  
6;s[dw5T  
=w`uZ;l$Q  
7p!ROl^  
0,@^<G8?  
#l- 0$  
3. 结果：双凸球面透镜 uF}B:53A  
2,g4yXws5  
h*1T3U$  
 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。 W)T'?b'.  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 /uR/,R++  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 H=~7g3  
eGpKoq7a  
\Z42EnJ  
)'RaMo` 4  
?fC9)s  
4. 参数：优化球面透镜 9MI9$s2y  
7hPwa3D^  
L$);50E  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 v
)gMNzt  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 +zLw%WD[l  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 =)g}$r &<  
 透镜材料同样为N-BK7。 #%E^cGfY  
Q}<QE:-&E  
$-t@=N@vO?  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ,#GB  
1(>2tEjYT  
|=,jom  
2&]LZ:(  
5. 结果：优化的球面透镜 $- %um  
]63! Wc  
=6=:OId  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 yk5K8D[tV  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 $X/'BCb  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 +%K~  
XSK<hr0m  
* ]bB7  
olxxs(  
6. 参数：非球面透镜 ]e"!ZR?XJ  
6dz^%Ub  
emrA!<w!W  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 \SO)|M>.a  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 \~Z%}$ =  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 -oUNK}>  
mDbTOtD  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 m]fUV8U  
,tyPZR_  
+'olC^?5 }  
M1#CB  
@0t[7Nv-1  
7. 结果：非球面透镜 O j:I @c  
RU6c8>"  
F|5Au>t  
 生成期望的高帽光束形状。 MY c&  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ^_P?EJ,)`  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 r`EjD}2d  
39P55B/o%  
U{[YCs fk  
Y[}A4`  
!P^Mo> "  
8. 总结 #rBfp|b]1  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Ab j7  
aL+>XN  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 3^y<Db  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Xa?igbgAwx  
q6nRk~  
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。 0hGmOUO  
?fq!BV  
扩展阅读 W,CAg7:*  
oxL<\4)WJ  
扩展阅读 ,i<cst)$u  
 开始视频 iJ8Z^=>  
-     光路图介绍 CZe
Zk  
 该应用示例相关文件： H7;,Kr  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 VR&dy|5BO  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 Ny$3$5/