[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*0g*(  
应用示例简述 B/lIn'=  
1. 系统细节 # Dgkl  
 光源 &u[F)|  
— 高斯激光束 [-Y~g%M  
 组件 ~MB)}!S:  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 5lzbg  
— 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 DtGkhq;  
 探测器 #<&@-D8  
— 视觉感知的仿真 OraT$lV)_  
— 高帽，转换效率，信噪比 hB\BFVUSn/  
 建模/设计 +N,Fq/x  
— 场追迹： LHOt(5VY  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 " @""  
mqJD+ K  
2. 系统说明 Xu_1r8-|=b  
5"U5^6:T  
}>y~P~`S:  
J'=s25OWU  
3. 建模&设计结果 suhnA(T{  
q |Pebe=  
不同真实傅里叶透镜的结果： f]Aa$
\@b  
OH n~DL2  
G&wYV[Ln  
FChW`b&S  
4. 总结 d1^5r 31  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 1+M !EW  
Jq>5:"jZ0  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 g0/R\  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 3~WI3ZIR  
\KpJIHkBRy  
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。 4TU\SP8sM  
C$at9=(E6  
应用示例详细内容 mpD
xJk!   
[!KsAsmk  
系统参数 E'8XXV^I?P  
z:dW'U?1  
1. 该应用实例的内容 }Sh@.3*  
G6Wa0Z  
5 8U
[IGs(  
eK3d_bF+  
7I(QTc)*  
2. 仿真任务 8h}1t4k  
T|YMU?4  
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。 MbTmdRf  
6+>X`k%D  
3. 参数：准直输入光源 ph2 _P[S'  
UAI'tRYN_  
5PpS/I:on  
%_5?/H@%3z  
4. 参数：SLM透射函数 m9D*I1  
mSFA i  
9a1R"%Z  
5. 由理想系统到实际系统 _a?x)3\v  
h;cw=G  
6@(o8i   
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 1Sns$t%b  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 *a(GG  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 E`wq`g`H<  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 dt<P6pK-  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 K
7qR  
h2+"e# _  
%|2x7@&s  
rXGaav9  
FB~IO#E8W  
应用示例详细内容 VF<VyWFC0`  
J6zU#  
仿真&结果 e]:(.Wb- 9  
v)zxQuH]^  
1. VirtualLab中SLM的仿真 Q?Xqf7y  
J]NMqiq  
 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)。 2XjH1  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 gHWsKE
%  
 为优化计算加入一个旋转平面 P!&yYR\  
e&<=+\ul  
2rf#Bq?7  
8*]dAft  
2. 参数：双凸球面透镜 gb^'u  
)o::~ eu  
RS{E|  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 &_]bzTok  
 由于对称形状，前后焦距一致。 /5f=a  
 参数是对应波长532nm。 @[ '?AsO  
 透镜材料N-BK7。 CT=5V@_u\  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。
`7 Nk;  
~^g*cA t}  
$cO-+Mr-~  
~\O,#j`_  

T<0V ^B7  
EuD$^#  
3. 结果：双凸球面透镜 \Dx)P[Ur  
}A<fCm7  
1=jwJv.^/  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 VQ2
B|v  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 +'9xTd  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 <ZoMKUuB  
OL@' 1$/A  
,Mn?h\  
AT"!Ys|  
Q3LScpp  
4. 参数：优化球面透镜 B!1L W4^  
`{n
zw$  
*,XT;h$'>  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 ,LDdL  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 HhUk9 >7  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 JZ"XrS0?  
 透镜材料同样为N-BK7。 <TEDs4 C  
3hR3)(+1  
3T
T?GgQ  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ]Mgxv>zRbs  
e[.JS6  
!4+@b s  
n_t.l<
V  
5. 结果：优化的球面透镜 TmgSV#G  
212  
$&0\BvS  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 
.!g  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 $"{I|UFC  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 v,)vW5jGI  
e>_Il']Mb  
Z}r9jM  
{9h`h08?z  
6. 参数：非球面透镜 G-R
E  
@Yzb6@g"  
,mD{4 >7  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 Y^}c+)t  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 Vs&Ul6@N  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 PA${<wyBR_  
@@+BPLl  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Q|W~6  
c8
qwsp  
Ug^vVc)  
 LhtA]z,m  
ne'Y{n(8%  
7. 结果：非球面透镜 G/_9!lE  
W0N*c*k  
-F';1D!l%  
 生成期望的高帽光束形状。 %`^{Hh`  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 TM`6:5ONv  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 t;)`+K#1:  
4mwAo  
sFonc  
Zl=IZ?F   
Y-:dPc{  
8. 总结 z%[^-l-  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 FDIOST !  
+Uf+`  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 S1d{! ` 3  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 kk7M$)>d  
FKkL%:?  
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。 xSZ+6R|  
MDOP2y`2i  
扩展阅读 '&Tq/;Ml  
"A3V(~%!  
扩展阅读 bRK[u\,  
 开始视频 eR:!1z_h  
-     光路图介绍 Xe:e./@  
 该应用示例相关文件： g7<u eF  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 u75(\<{  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 1A;f[Rze