[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) JSylQ201  
应用示例简述 ] X)~D!mA  
1. 系统细节 a-nn[j  
 光源 +~:OUR*>  
— 高斯激光束 XL;WU8>  
 组件 B+jh|@-  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 B>S>t5$  
— 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 eHIcfp@&  
 探测器 +BhJske  
— 视觉感知的仿真  JJs*2y  
— 高帽，转换效率，信噪比 B\aVE|~PB  
 建模/设计 ?|Z~mE  
— 场追迹： cdGBo4  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 )_>'D4l?  
w/PE)xA  
2. 系统说明 (!efaj  
RFSwX*!  
9pr.`w  
e7-IqQA{3C  
3. 建模&设计结果 Vo.~1^  
#Jp|Cb<qx  
不同真实傅里叶透镜的结果： eR`Q7]j] -  
^qVBgBPb  
A@:U|)+4  
SjF(;0kC  
4. 总结 KW ZEi?  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 3xdJ<Lrq  
k=d0%} `M(  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 d0Ubt  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 
qu'D"0  
K3WaBcm  
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。 Ejf5M\o  
k!bJ&} Q(b  
应用示例详细内容 19[!9ci  
_I3v"d  
系统参数 *(5T?p[7  
2}*8( 32  
1. 该应用实例的内容 D dCcsYm,  
~6O~Fth  
oIj-Y`92!  
mb%U~Na  
h qhX  
2. 仿真任务 9%"\s2T  
>vYb'%02  
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。 (J%>{?"ij  
CvEIcm=t  
3. 参数：准直输入光源 kkMChe};5  
rQ2TPX<?a  
x;/dSfv_  
GDiyFTr  
4. 参数：SLM透射函数 vg"*%K$a  
IGlyx'\_  
F~7TE91C  
5. 由理想系统到实际系统 j
ffNA^e  
tGbx/$Y   
BJ'pe[Xa5  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 zKaj<Og  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 5j0 Ib>\  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 ?4aW^l6/  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 t
TubW=H  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 OQKc_z'"  
^|hVFM2  
>LH}A6dUC  
f|F=)tJO  
=*zde0T?l  
应用示例详细内容 
&"27U  
3u+i  
仿真&结果 EgbH{)u  
_Y}cK|3  
1. VirtualLab中SLM的仿真 V\]j^$  
M`@ASL:u  
 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)。 0@y`iZ] 1S  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ~_F;>N~  
 为优化计算加入一个旋转平面 NpKyrXDJv  
8|L@-F  
 ylS
6D  
Q"c/]Sk)  
2. 参数：双凸球面透镜 ]:'

]  
x ju*zmu  
M&gi$Qs[E  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 [kckE-y  
 由于对称形状，前后焦距一致。 >msQ@Ch  
 参数是对应波长532nm。 F;kKn:XL  
 透镜材料N-BK7。 Qe4 % A  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 2i !\H$u`  
^,5%fl  
s16,
*;Z  
>Bdh`Ot-!  
>ke.ZZV?  
]sE)-8  
3. 结果：双凸球面透镜 i:jB  
FUJ<gqL  
%4V$')rek  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 nD]M
gT  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 mE>{K  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 V}7)>i$A  
P{:Zxli0  
^w"hA;  
wPu.hVz  
]\oT({$6B  
4. 参数：优化球面透镜 l]Xbd{  
A"s?;hv\fS  

^q0`eS  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 @uN+]e+3  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 _8F;-7Sz  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 F< 5kcu#iL  
 透镜材料同样为N-BK7。 j
vD_{r  
=1(7T.t  
v}
D0t]  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 9ZatlI,
 
G51-CLM,  
E?bv<L,"  
C&%NO;Ole  
5. 结果：优化的球面透镜 ja/wI'J<  
&5bIM>)v  
[wiB1{/Ls.  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 "!7Hu7  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 Ea'jAIFPpO  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 GO@<?>K  
72J=_d>+  
84reyA  
GM1.pVb  
6. 参数：非球面透镜 /vi Ic %=  
f#m@eb  
in,0(I&I  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 NjA[(8\:  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 A:
2CP&*  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 tX@y ]"  
v.vkQQ0[9  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 +]NpcE'  
1>Vq<z  
2G!z/OAj  
`d4xX@  
9(}d7y  
7. 结果：非球面透镜 8g-Z~~0W1  
,`!lZ| U  
JC~4B3!  
 生成期望的高帽光束形状。 zSk`Ou8M  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 "rEfhzmyF  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 /YU8L  
NV?XZ[<*<  
f8qDmk5s  

y;4g>ma0  
v*.iNA;&i  
8. 总结 .0gfP4{1{  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 7bRfkKD  
kTT%< 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。 u*u
HdV5  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 nnE'zk<"  
LjW32>B  
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。 R+e)TR7+  
G|-RscPe  
扩展阅读 c9Cc%EK  
*)I^+zN  
扩展阅读 ].aFdy  
 开始视频 ht>/7.p]  
-     光路图介绍 iycceZ  
 该应用示例相关文件： ,O-_Pv  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 >hq{:m  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 u>agVB4\F