[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) _2})URU<S  
应用示例简述 9\r5&#<(I  
1. 系统细节 z)&&Ym#  
 光源 [}l 1`>  
— 高斯激光束 0w$1Yx~C  
 组件 *u34~v16,  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 k~1{|HxrE  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 i?F~]8  
 探测器 m`,h nDp  
— 视觉感知的仿真 wD<W'K   
— 高帽，转换效率，信噪比 ;p(Doy)i  
 建模/设计 i+Xb3+R  
— 场追迹： aXD|XE%  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 {f>e~o  
VB+y9$Y'  
2. 系统说明 WODgG@w  
Dd,]Y}P  
{'zs4)vw  
ZN`I4Ak  
3. 建模&设计结果 qS[nf>"  
IkLcL8P^  
不同真实傅里叶透镜的结果： @%As>X<3t  
^+dL7g?+  
)}\J   
z0tm3ovp  
4. 总结 yu'@gg(  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 k?Iq 6  
OWHHN<  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 (Mt-2+"+  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 /3 ;t &]  
xNxSgvco,  
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。 oSs~*
mf  
lLL)S  
应用示例详细内容 Jpo(O>\P  
meyO
=>  
系统参数 Mg{=(No  
<3bFt[  
1. 该应用实例的内容 :\G`}_db'  
bjs{_?  
RMxFo\TK;  
#6Fc-ysk:  
{cAGOxwd  
2. 仿真任务 <SNu`,/I
 
D3;#:  
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。 kCU(Hi`Q  
$+[ v17lF  
3. 参数：准直输入光源 8}!WJ2[R  
.|3&lb6  
ft4(^|~  
e:RgCDWL  
4. 参数：SLM透射函数 FO xZkU\e=  
XXPpj< c  
(%iCP/E3  
5. 由理想系统到实际系统 'u4TI=[6  
-|&&lxrwh  
Zm/I&  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ]9NA3U7F  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 .L}k-8  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 R"qxT.P(  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 CR'
1,  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 _air'XQ&!  
2umgF  
>du|
DZq  
w|8T6W|w  
4Yya+[RY  
应用示例详细内容 W 33MYw  
TK
Z[H$Z  
仿真&结果 PFPZ]XI%F  
h_K!ch}  
1. VirtualLab中SLM的仿真 EHX/XM  
YS+|n%?  
 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)。 Fhk`qh'i  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ~-o[v-\  
 为优化计算加入一个旋转平面 jkfc=O6^  
&O.lIj#FR  
|tuh/e@dx  
QL`Hb p  
2. 参数：双凸球面透镜 *t,1(Gw|7q  
4 oZm0
 
='<789wT  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 6k*,Yei  
 由于对称形状，前后焦距一致。 x3Ze\N8w  
 参数是对应波长532nm。 i9j#Tu93 f  
 透镜材料N-BK7。 I7e.pm  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 cMp#_\B  
/K\]zPq  
GEUC<bL+  
7HM%Cd  
?_nbaFQK3  
-]kvM  
3. 结果：双凸球面透镜 M#;"7Qg  
B'8/`0^n5  
R-J^%4U`7  
 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。 EohvP[i  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 Dg o-Os@  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 {Etvu  
$u P'>  
_|I`A6`=  
*Sp_s_tS  
ME.a * v  
4. 参数：优化球面透镜 jcL%_of  
SZ
(]su:  
(rm*KD"]  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 R]<N";-  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 T1#r>3c\  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。
]-"G:r  
 透镜材料同样为N-BK7。 xTg=oq  
y$[:Kh,  
chA7R'+LA  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 =bJ7!&  
liU8OXBl  
Bht!+  
#.j}:  
5. 结果：优化的球面透镜 h yK&)y?~  
fs\A(]`$  
1s/548wu  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 _9:r4|S  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 h5<eU;Rw+  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 ApNS0  
qV79bK  
z}w7X6&e  
YJu~iQ`i  
6. 参数：非球面透镜 ACOn}yH  
)k.}>0K |  
ez<V  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 Dl@Jj?zc  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 dVe,;?+A  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 #f<3[BLx  
( 4(,"  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 5Ky(C6E$s  
.F},Z[a&  
qWM+!f  
f0&%  
@ Fkhida  
7. 结果：非球面透镜 pZz\o  
4-m6e$p;  
{B-*w%}HU  
 生成期望的高帽光束形状。 i&YWutG  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 =M=v; ,I-  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 C),i#v  
! k 1 Ge+  
YS:p(jtd  
F3[,6%4v  
nF B]#LLv  
8. 总结 f@[qS7ok  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 wJj:hA}  
|j~l%d*<w  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 T@A Qe[U'v  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 H*e+ 2  
\PWH(E9  
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 .T  
1mD)G55Ep  
扩展阅读 4C
v*zn  
LcZ|A;it  
扩展阅读 7=%Oev&0g-  
 开始视频 k/(]1QnW  
-     光路图介绍 t{s*,X\b  
 该应用示例相关文件： NSM7n= *nh  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 4*&k~0#t  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 #_{Q&QUk