[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) ,0c]/Sd*p  
应用示例简述  nZ)E @  
1. 系统细节 (eAz nTU  
 光源 Kq5i8L
=u  
— 高斯激光束 67XUhnE  
 组件 w{ ;Sp?Os  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 EJ(36h  
— 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 @lWYc`>}  
 探测器 _PcF/Gyk  
— 视觉感知的仿真 `~z[Hj=2  
— 高帽，转换效率，信噪比 f `D(V-4  
 建模/设计 k*v${1&  
— 场追迹： Zrp-Hv27,,  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 +#\7 #Y  
)|_L?q#w!'  
2. 系统说明 #m17cDL  
]&N>F8.L+  
\E[6wB>uN%  
9J?lNq  
3. 建模&设计结果 ,"
Fl/AjO  
_a f $0!  
不同真实傅里叶透镜的结果： 8 /%{xB^  
s/.P/g%tA>  
c/igw+L
()  
684|Uuf7  
4. 总结 8Ihl}aguW  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 684d&\(s  
*{P/3
yH  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 G$2@N6  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ,i1BoG  
PfyJJAQ[  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 <&#
MX  
Oet+$ b  
应用示例详细内容 M
B7*AA;  
z:$ibk4#h  
系统参数 m"'}{3$%  
N.H<'Q8&  
1. 该应用实例的内容 {z\K!=X/  
_m[DieR  
iEZ+Znon  
d^J)Mhju  
nmts% u  
2. 仿真任务 1;H"4u_IG&  
hlDB'8  
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。 \=7jp|{Yl  
d,?Tq  
3. 参数：准直输入光源 Ix}6%2\  
1]eRragm"  
N'WC!K.e
 
vg5_@7  
4. 参数：SLM透射函数 RgA"`p7{  
[61*/=gWe  
G<Eb~].1'  
5. 由理想系统到实际系统 WubV?NX;EF  
A=5Ebu!z  
,oh;(|=  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 8I*N  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 $xbW*w  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 \Dy|}LE  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 #CaPj:>
[  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 IhBc/.&RL  
E_aBDiyDf  
6[4VbIBSI  
/KX+'@  
!{(Bc8 hT  
应用示例详细内容 {x.0Yh7  
XC)9aC@s  
仿真&结果 ,!b<SQ5M  
pITF%J@_]  
1. VirtualLab中SLM的仿真 ~bxev/$d  
[#q]B=JB  
 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)。 I](a 5i  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 4$[o;t>  
 为优化计算加入一个旋转平面 3_Xu3hNH!  
O"+0 b|  
`vgaX,F*  
,d,2Q  
2. 参数：双凸球面透镜 m|B=&#  
(=Cb)/s0  
M|K^u.4
 
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 SXZ9+<\  
 由于对称形状，前后焦距一致。 w+R7NFq  
 参数是对应波长532nm。 ~(ke'`gJ0-  
 透镜材料N-BK7。 xNf}f 9l  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 a @2fJ}  
fDf[:A,8  
gK`w|kh`  
qrYbc~jI7  
PnA{@n\  
 ]|.ked  
3. 结果：双凸球面透镜 9+^)?JUYll  
.{h"0<x  
<[cpaZT,  
 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。 n jWe^  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 5b7(^T^K  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 {g<D:"Q  
)x7n-|y6  
#@$80eFq  
fUkqhqe  
>8"Svt$  
4. 参数：优化球面透镜 %7 bd}sJ#  
{fzX2qMZ]  
+ U5Q/g  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 1N8] ~j  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 5]N0p,f  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 FN-/~Su~J  
 透镜材料同样为N-BK7。 X3l>GeUi  
M\C9^DX{  
!H\oQv-I  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 KFd +7C9  
/GIGE##1F  
Qh1pX}X  

n[iwi   
5. 结果：优化的球面透镜 *#mmk1`  
AygdAg'\  
9:USxFM  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 DQQ]grU  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 q!z"YpYB  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 8(%F{&<;  
S{+t>en  
iWf+wC|  
1'E=R0`pA  
6. 参数：非球面透镜 A*y4<'}<  
j#5a&Z  
NZB*;U~t  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 73cb1kfPd  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 @*YF!LdU{M  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 Ay
?<~)H  
Y\]ZIvTSb  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ?s^qWA  
SsZC g#i  
-qIi.]/f"9  
Z@0tZ^V{  

M*zpl}  
7. 结果：非球面透镜 oRWje#4O  
6dIPgie3w  
bej(Ds0  
 生成期望的高帽光束形状。 hJEd7{n  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 P51M?3&=l  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 pWV_KS  
Fc1!i8vv  
90Ki.K0  
Fc5.?X-  
YhN<vZ}U!~  
8. 总结 /mex{+p>tO  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 _Vr- bpAf  
C t,p  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 |UXSUP @s  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 [I *_0  
zC2:c"E I  
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。 <1
|[=$w  
tAAMSb9[d  
扩展阅读 EK';\}  
$l]:2!R  
扩展阅读 zZ=SAjT QP  
 开始视频 3a?-UT!  
-     光路图介绍 f$C{Z9_SX  
 该应用示例相关文件： "v1{  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 F
H,]'  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 :0J`4