[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) Ql
i#=0{`  
应用示例简述 ZH)Jq^^RI  
1. 系统细节 >sjvE4s  
 光源 qnb#~=x^  
— 高斯激光束 2P/ Sq  
 组件 &=*sN`  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 )%q!XM  
— 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 Qz4eQlWhp  
 探测器 ' !2NSv  
— 视觉感知的仿真 dVMduo  
— 高帽，转换效率，信噪比 4A`U [r_>D  
 建模/设计 `h%K8];<6f  
— 场追迹： dQn,0  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 frokl5L@  
`]`S"W7&  
2. 系统说明 r^7eK
)XA_  
D&o~4Qvc]  
HvR5-?qQ  
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3. 建模&设计结果 Avww@$  
Cxd^i  
不同真实傅里叶透镜的结果： uZM%F)  
<a&w$Zc/  
5O(U1 *  
C{:U<q  
4. 总结 llN/  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 7{tU'`P>  
n-9a0_{k  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。

ekW#|  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 O7
]kcA  
mlYkn  
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。 -d9L  
}uwZS=pw  
应用示例详细内容 ;qO3m-(d  
Mp QsM-iW  
系统参数 EQe$~}[  
]VR79l  
1. 该应用实例的内容 "574%\#4z  
^-LnO%h?  
wV\7  
 wh#IQ.E-  
@QMU$]&i]  
2. 仿真任务 l_s#7.9$  
v^J']p  
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。 d/3bE*gr  
^M1jv(  
3. 参数：准直输入光源  9mW   
{Hie%2V  
|{ =Jp<}s  
mBEMwJ}O`  
4. 参数：SLM透射函数 vmv6y*qU  
qpQiMiB#g'  
l,9rd[  
5. 由理想系统到实际系统 d;,Jf*x\  
IB$i^  
0nvT}[\H*  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 g*Pn_Yo[.  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 odDVdVx0  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 B}P!WRNmln  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 DJ0jtv6nQ-  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 iMv):1p>8  
7xM4=\~OG  
TV|Z$,6l  
&lID6{79Z  
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应用示例详细内容 .:XXc  
Q8A+\LR~)  
仿真&结果 *ZV3]ig2$  
/l$fQ:l  
1. VirtualLab中SLM的仿真 S'`G7ht  
{H>Tv,v|  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 q6hH]Q>w*  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 PZvc4  
 为优化计算加入一个旋转平面 \vx'+}  
OJ7Uh_;/  
>sdF:(JV&  
P8#_E{f  
2. 参数：双凸球面透镜 zJh!Q**  
Q,:h`%V  
;pS+S0U   
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 G({5LjgW  
 由于对称形状，前后焦距一致。 m;nH v  
 参数是对应波长532nm。  )y6  
 透镜材料N-BK7。 Zx`/88!x[  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 Vx:uqzw#  
_+)n}Se  
Zl>wWJ3y  
V lkJ$f5l  
dNCd-ep  
oCLM'\  
3. 结果：双凸球面透镜 aK(e%Ed t"  
>l=jJTJ;q  
P8H2v_)X&  
 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。 Q);}1'c  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 A/&u/?*C  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 O>I%O^  
G^z>2P  
Dw 5Ze  
<WbO&;%  
i-#Dc(9  
4. 参数：优化球面透镜 VZe'6?#  

%{UW!/  
]ncK M?'O  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 ~
]Av$S  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 /XA*:8~!  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 \ [M4[Qlq  
 透镜材料同样为N-BK7。 6(7dr?^eGT  
I~E&::,  
7<L!" 2VB  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 C!nbl+75  
/1m+iM^V  
.Iz JJp  
%tPy]{S..  
5. 结果：优化的球面透镜 EP90E^v^  
BlM(
Q/z  
l)~$/#k  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 a1ps'^Qhh  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 (WP^}V5  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 {iCX?Sb  
{$pi};  
=s*4y$%
I  
W6r3v)~  
6. 参数：非球面透镜 5|`./+Ghk  
c>T)Rc  
]GsI|se  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 <]_[o:nOP  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 F7/%,vf  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 0-uVmlk=/  
'|*e4n  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 bPkz=^-  
.eorwj]yb  
-s7!:MB%g  
_KBa`lhE  
Okd.  ~  
7. 结果：非球面透镜 ?5^DQ|Hg ^  
TTWiwPo59  
,|;\)tT  
 生成期望的高帽光束形状。 d+5v[x~'  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 (/9erfuJ  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 FF7?|V!Q  
,Ij/ ^EC}  
r gi4>  
B?e] Ht  
AM#s2.@  
8. 总结 zz<o4bR  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 rt?*eC1b+Z  
CL?=j| Ea  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 RMid}BRE  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 b`}hw"f  
83aWMmA(1  
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。 CHjm7  
(h[. Ie  
扩展阅读 m,6[;  
v`Ja Bn  
扩展阅读 `=Bv+  
 开始视频 v-"nyy-&Z  
-     光路图介绍 /YvwQ  
 该应用示例相关文件： 5yj6MaqJ  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 92N`Q}  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 10GU2a$0"$