[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) l h?[wc  
应用示例简述 V)fF|E~0  
1. 系统细节 ?BX}0RWMh7  
 光源 M_O)w^ '  
— 高斯激光束 $WiUoS  
 组件 )+Yu7
=S  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 9T\\hM)k  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 4nXemU=  
 探测器 lot;d3}  
— 视觉感知的仿真 o?d`o$  
— 高帽，转换效率，信噪比 Gs>4/  
 建模/设计 v"*c\,  
— 场追迹： ><C9PS@  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 3T /_#=9TV  
E&ReQgBf
t  
2. 系统说明 ',1[rWyc  
N[I ?x5:u  
p@?ud%  
Uuktq)NU  
3. 建模&设计结果 :7*9W|e  
,ZZ5A;)  
不同真实傅里叶透镜的结果： iX6*OEl/Q  
<OrQbrWQa  
On(.(7sNc  
g'9~T8i& ^  
4. 总结 qN^]`M[ BY  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 QJ%N80  
<r)5jf  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 w}YcAnuB{%  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 /A-VT  
It]GlxM
X  
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。 tlYB'8bJY  
RJ-J/NhWyI  
应用示例详细内容 iGBHlw;A  
L=5Y^f'aU  
系统参数 BO+to.  
%"ehZd0r  
1. 该应用实例的内容 }%c0EY'
 
5'[yw:P-8  
4m%Yc
k{R  
{rzQ[_)EC  
sRQ4pnnrn  
2. 仿真任务 KvjH\;
78  
59(kk;  
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。 R8Dn 
GR  
_y:aPn  
3. 参数：准直输入光源 <.ZD.u  
p::`1  
uM[[skc  
id)J;!^;J  
4. 参数：SLM透射函数 D77$aCt  
L?(m5u~b  
u}7r\MnwK,  
5. 由理想系统到实际系统 aN';_tGvK  
AgWG4C=  
5*O]`Q
7  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 \*#E4`Y  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 p3B_NsXVZ  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 qxHsmGV  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 4rypT-%^;  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 <U}2
5AR  
6Z-[-0o+g  
&D`$YUl@  
}<q=Zq+  
w69G6G(  
应用示例详细内容 m@yx6[E#  
2\#
~%D>[  
仿真&结果 ^ lG^.  
YVO~0bX:  
1. VirtualLab中SLM的仿真 \r}*<CRr6  
(Li)@Cn%  
 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)。 KA."[dVa  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 RohD.`D  
 为优化计算加入一个旋转平面 8u Z4[  
V6b)  
u]<`y6=&C  
?e23[  
2. 参数：双凸球面透镜 r]%.,i7~8  
&.:yP3  
.-:6L2  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ^Y^5 @x=  
 由于对称形状，前后焦距一致。 P,n:u'Iwy  
 参数是对应波长532nm。 !e0/1 j=  
 透镜材料N-BK7。 {N0ky=ud  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 tHo/Vly6Z  
}J:WbIr0!  
]K%D$x{+\  
s`,.&  
`pXC= []B2  
r<.*:]L
 
3. 结果：双凸球面透镜 <~Tfi*^+  
po+1  
!n5s/"'H  
 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。 XXZ$^W&  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 +isaqfy/  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 z(beT e  
?[q.1O  
^i~'aq  
rVx?Yo1F'  
 S?m4  
4. 参数：优化球面透镜 {%z}CTf#  
%i`YJ  
^ P=CoLFa  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 LL=nMoS  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ACxjY2  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 y8\4TjS1  
 透镜材料同样为N-BK7。 610hw376B  
GGn/J&k  

qbdv  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 VUGVIy.  
Yim`3>#t  
rDWqJ<8  
h3
:dO|Z  
5. 结果：优化的球面透镜 ^7% KS  
|/AY!Y3
 
9S[Tan|  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 =9vmRh?8  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 xo*[ g`N  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 b."1p7'  
EYF]&+ 9  
Qw
s#v}x
F  
r`(U3EgP  
6. 参数：非球面透镜 &tE#1<k  
)|@UY(VZ^  
ZN?UkFnE  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 afa7'l=^i  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 =24<d!R  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ZX!u\O|w  
H@xIAL  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 YG6Kvc6T  
o\YF_235  
&4O0}ax*Zm  
{CR'Z0  
/0H39]y!~  
7. 结果：非球面透镜 Ju7nvxC  
qZ7/d,w  
D;al(q  
 生成期望的高帽光束形状。 Ka\%kB>*`  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 [bvIT]Z  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ` 
`R;x  
OVm $  
eqze7EY  
*xOrt)D=  
jE{2rw$ZJ?  
8. 总结 ]OOL4=b  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 VJeN m3WNb  
nn_j"Nu  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ' cl&S
:  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 8y{<M"v+/  
Gm.n@U p  
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。 8?r ,ylUj  
'L2M W  
扩展阅读 8vcV-+x  
)5j%."  
扩展阅读 WeTsva+  
 开始视频 rE bC_<  
-     光路图介绍 ?q<"!U|e  
 该应用示例相关文件： mu/O\'5  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ?Q]{d'g(sx  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 n(b(H`1n