[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) g [c^7  
应用示例简述
_NN5e|t  
1. 系统细节 kS
<9cy[O  
 光源 Nbd[xs-lw  
— 高斯激光束 8B7~Nq'  
 组件 DTz)qHd#X  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 'pC51}[A{^  
— 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 |SuN3B4e  
 探测器 9@wmngvM*Y  
— 视觉感知的仿真 vBYk"a6SD  
— 高帽，转换效率，信噪比 `@^s}rt+  
 建模/设计 H&uh$y@  
— 场追迹： ];*?`}#  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 e,Sxu[2  
Bj
* M W  
2. 系统说明 5v"Sv  
N7-LgP  
StU9r0`  
5E0dX3-  
3. 建模&设计结果 X{8g2](z.  
495A\8#  
不同真实傅里叶透镜的结果： w:/QB-`%  
s_cur-  
WP >VQZ&  
li9>zjz  
4. 总结 5#Et.P'  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。
{!xDJnF;  
')>D*e  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 PH>`//D%n?  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 %a|m[6+O  
Uf#9y182*c  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 S3ZIC\2  
}ZJ*N Y  
应用示例详细内容 c|Fu6LF a  
2<tU  
系统参数 + I4s0  
TV~S#yg+H  
1. 该应用实例的内容 La r9}nx0  
a]@BS6  
S@cKo&^  
g[(Eh?]Sc  
A$-\Er+f  
2. 仿真任务 ?63ep:Q
Ek  

.~fov8  
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。 yny1i9 y  
Bb.U4#  
3. 参数：准直输入光源 nx
@,oC4  
?Lbn R~/J  
<\oD4EE_  
J }|6m9k!  
4. 参数：SLM透射函数 eDY)i9"W  
[Nu py,v  
t^"8 v3
'h  
5. 由理想系统到实际系统 vfdTGM`3  
d0;<Cw~Tl  
HM
&"2c  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 Ww=b{lUD  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 6/.cS
4
 
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 0}N"L ml  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 Q-Oj%w
4e  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 YRu#JYti  
P.- `[  
Q:8t1ZDo  
WkDXWv\{,{  
dz1kQzOU*  
应用示例详细内容 nhRpb9f`1@  
id[caP=`  
仿真&结果 zoZ10?ojC  
czT]XF  
1. VirtualLab中SLM的仿真 lPw`KW  
xc,Wm/[  
 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)。 ^u> fW["[  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 2b&Fu\2Dmv  
 为优化计算加入一个旋转平面 ;),vUu,k  
VM<$!Aaz  
vr }-u  
Dq+S'x~>  
2. 参数：双凸球面透镜 8~AL+*hn  
v(p<88.!m  
QypUBf  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 3EH7HW  
 由于对称形状，前后焦距一致。 ;*cCaB0u  
 参数是对应波长532nm。 !Y10UmMu  
 透镜材料N-BK7。 2^y*O  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 D+y?KihE  
f([d/  
1v 4M*  
}WHq?  
^.c<b_(=h  
h)Ol1[y`  
3. 结果：双凸球面透镜 otlv;3263  
=k5O*ql"  
 vURgR  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 .mplML0oW  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ANTWWs}  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 77-G*PI*I  
p3V?n[/}  
fJ&\Z9zY  
qWD(rq+9  
B`:l;<&jX  
4. 参数：优化球面透镜 _gw paAJ  
I8Y #l'z  
T\"-q4+=C  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 WZ=$c]gG  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 D9!$H!T _  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 c$x>6&&L  
 透镜材料同样为N-BK7。 'xGTaKlm,  
V=<AI.Z:w  
Y]DC; ,  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 q@1xYz:J  

Z>pZ|  
zb
jV>5  
nPk&/H%5hn  
5. 结果：优化的球面透镜 d>V#?1$h  
%e:[[yq)G  
vRH2[{KQ9  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 }ld^zyL  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 6Ad=#MM  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 ] !n3j=*  
 HlEHk'  
Hwcmt!y  
:*s@L2D6  
6. 参数：非球面透镜 g.\%jDM  
b@O{eQB  
R2JPLvs  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 $W%-Mm  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 <h~=d("j  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 zbgGK7  
C[5dhFZ  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003
~K"nm{.  
wN

U;gz  
Ss_}@p ^  
.A0fI"
;Q  
eD7qc1*G  
7. 结果：非球面透镜 + )[@  
hV
Aatn[  
hzT)5'_  
 生成期望的高帽光束形状。 %m+7$iD  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 Hg$7[um  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 v0?SN>fZ  
#\_8y`{x  
P](
8Qrl  
>P]gjYN  
0Ua=&;/2  
8. 总结 q@tym5  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 %>5>wP   
%0 i)l|  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 |(AFU3~  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 V7.g,  
.(3ec/i4CF  
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。 (L yKo  
#2Iag'4T  
扩展阅读 i<):%[Q)>  
XMdCQ=  
扩展阅读 Cy*.pzCi  
 开始视频 C|h Uyo  
-     光路图介绍 @BG].UJo  
 该应用示例相关文件： K/j u=>  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 {&UA60~6  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 x,zYNNx5g