[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) -@s#uA h  
应用示例简述 ]'}L 1r  
1. 系统细节 8Wx=p#_  
 光源 x4 yR8n(  
— 高斯激光束 \<' ?8ri#  
 组件 |N2#I
tBbW  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 tc! #wd+u  
— 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 uph(V  
 探测器 ]`K2N  
— 视觉感知的仿真 *p U x8yB  
— 高帽，转换效率，信噪比 6'/ #+,d'  
 建模/设计 3$ pX  
— 场追迹： XZ7Lk)IR  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 =euni}7a  
UfGkTwoo=  
2. 系统说明 xEI%D|)<  
oxs#866x  
q
1,~  
Upe%r
C(  
3. 建模&设计结果 Ytkv!]"  
SU0 hma8  
不同真实傅里叶透镜的结果： 2ESo2  
p2eGm-Erq  
GJrG~T  
aOp\91  
4. 总结 G
[=c Ss,  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 S'" Df5  
UN
Yqft4  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 d6O[ @CyP  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 _/|\aqF.  
@]j1:PN-  
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。 {FkF  
p{_" bB  
应用示例详细内容 :X=hQ:>P  
'DR!9De  
系统参数 LoV<:|GTI  
uT"rq:N  
1. 该应用实例的内容 7! Nsm  
 R&&4y 7  
*wearCPeJ  
TOt dUO  
V0@=^Bls  
2. 仿真任务 h`q1  
]gOy(\B  
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。 aN?zmkPpov  
'L'R9&o<X  
3. 参数：准直输入光源 as|<}:V  
4Z*/WsCv  
.*oU]N%K=  
`?]k{ l1R  
4. 参数：SLM透射函数 ye&;(30Oq  
kVgTGC"L=  
FPz9N@M%Q  
5. 由理想系统到实际系统 P:c w|Q  
^q5#ihM  
oR'm2d^  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 uRvP hkqm  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 TjH][bH5  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 QRUz`|U  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 4(+PD&_J  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 SUiOJ[5,  
us-L]S+lm  
t.<i:#rj>l  
X?O[r3<  
.v K-LHs  
应用示例详细内容 /^ts9:  
I7onX,U+  
仿真&结果 {: /}NpA$  
X'ag)|5ot  
1. VirtualLab中SLM的仿真 2/?|&[  
Nn6%9PX_)  
 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)。 -?\D\\+t  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 J.a]K[ci  
 为优化计算加入一个旋转平面 *dQSw)R  
rI\FI0zIp_  
9up3[F$  
&C}*w2]0S  
2. 参数：双凸球面透镜 4#D,?eA7  
x}4q {P5$  
w;M#c Y  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 \bXa&Lq  
 由于对称形状，前后焦距一致。 10&8-p1/mc  
 参数是对应波长532nm。 $xsd~L&  
 透镜材料N-BK7。 VbYdZCC  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 LVyyO3e  
5x
i
EPh  
zLQx%Yg!  
*. t^MP  
"]*tLL:`  
P \I|,  
3. 结果：双凸球面透镜 +A+)=/i;  
Uo49*Mr  
3]hWfj1m2  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。
Ry&6p>-  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 +`4A$#$+y  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。
*CMx-_  
bA 2pbjg=  
ib m4fa  
xdPx{"C 3  
637: oT_`O  
4. 参数：优化球面透镜 4H/OBR  
0RfZEG)  
crCJrN=  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 Ri'n  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 pg.%Pdr<$  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 tPvpJX6kP  
 透镜材料同样为N-BK7。 NK+o1  
%<5'=t'|-U  
hTkyz la  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 %O<BfIZ  
1C.VnzRnJ  
WIOV2+
 
_F{C\}  
5. 结果：优化的球面透镜 2%1hdA<  
[Q
TV9  
?2a$*(  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 L];b<*d  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 Efe 7gE'  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 5;?yCWc  
y(Td/rY.  
^Cmyx
3O^  
E7hhew  
6. 参数：非球面透镜 $'TM0Yu,  
POW>~Tof1  
6zkaOA46V  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 }G=M2V<L  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 kza5ab
 
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 !k%#R4*>  
lr?;*f^3  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 wr4:Go`  
PH"%kCI:  
)[ ,A_3E  
Bx!-"e  
"b[5]Y{ U  
7. 结果：非球面透镜
mmsPLv6  

]4{H+rw  
l0] EX>"E  
 生成期望的高帽光束形状。 Q\)F;:|  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 {*KEP  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 Q?T]MUY(L  
|%wX*zaf  
51u0]Qx;fm  
>7r!~+B"9'  
~ 1pr~  
8. 总结 yVc(`,tZ(  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 t5zKW _J7  
+V+a4lU14  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 d3Rw!slIq  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。
Fi1@MG5$2  
*A< 5*Db:F  
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。 -8Xf0_  
-N@|QK>  
扩展阅读 *H122njH+T  
h~26WLf.  
扩展阅读
aT<q=DO  
 开始视频 VX/#1StC  
-     光路图介绍 7.T?#;'3  
 该应用示例相关文件： HThcn1u~^b  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 7KPwQ?SjT  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 -hV*EPQ/