[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) i\},  
应用示例简述 _BHb0zeot  
1. 系统细节 i. `S0  
 光源 %mtW-drv>  
— 高斯激光束 fVb&=%e  
 组件 )I.[@#-  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 qJ5Y}/r  
— 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 wH{lp/  
 探测器 S"5</*  
— 视觉感知的仿真 <y-KWWE  
— 高帽，转换效率，信噪比 e|"`W`"-  
 建模/设计 )h2wwq0]  
— 场追迹： 'S@h._q  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 +)L 'qbCSM  
y5|`B(  
2. 系统说明 W O|2x0K  
]/bf#&@g`k  
y?CEV-3+  
c<pr1g  
3. 建模&设计结果 *oZBv4Vh   
o
xHS7b  
不同真实傅里叶透镜的结果： :HMnU37m W  
=WFMqBh<`  
wKXKc\r  
ran Q_\  
4. 总结 <CzH'!FJN  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 f{^C+t{r  
?J%$;"q  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 z)]_(zZ^  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 i7mT<w>?  
P]j{JL/g&  
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。 ^3*/x%A,g  
F2!_Z=  
应用示例详细内容 **fJAANc  
8iqx*8}  
系统参数 `:-{8Vo7  
oizD:|  
1. 该应用实例的内容 T$0//7$')  
e@NS=U` <  
"9&6bBa  
@m1vB!  
H2E!A2\m  
2. 仿真任务 |XLx6E2F  
5?kF'yksR  
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。 zw7=:<z=  
;]KGRT  
3. 参数：准直输入光源 D(@#Gd\Z@  
'fy1'^VPAV  
$X9-0-  
xzz[!yJjG  
4. 参数：SLM透射函数 ]y2(ZTNTs  
;ZFn~!V  
RUlM""@b  
5. 由理想系统到实际系统 |A8xy#  
hg]\~#&-  
w2@ `0  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 tceQn ^|<  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 PfF7*}P  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 CsQ}eW8uEf  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 qyP@[8eH  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 & WYIfx{  
R1&(VK{  
hGcOk[m 4  
(`<l" @:_*  
[NQ`S ~_:  
应用示例详细内容 *G.6\  
O<)"kj 7  
仿真&结果 BN|+2D+S  
rgRh ySud  
1. VirtualLab中SLM的仿真 4 "@BbVYR  
:@`Ll;G  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 `Ft.Rwj2:m  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 qCc'w8A  
 为优化计算加入一个旋转平面 kK16+`\+  
1WfN_JKB5  
%$~?DDNM  
/IxMRi=  
2. 参数：双凸球面透镜 AVZ-g/<  
15)=>=1mR.  
CD +,&id  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 0"ZB|^c=  
 由于对称形状，前后焦距一致。 V2u^sy  
 参数是对应波长532nm。 :eo2t>zF-<  
 透镜材料N-BK7。 H
d U1gV>  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 eg3zpgZ  
W
W:@%cQ@  
q-KN{y/  
3R !Mfz*  
Vv
B
%,_\  
DQ?'f@I&*  
3. 结果：双凸球面透镜 D`o*OlU  
PxM]3Aoa  
THi*'D/  
 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。 !}9k @=[  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 {-PD3 [f"  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 g|9'Lk  
pa~.[cBI  
1Yo9Wf;vP  
_ncqd,&z  
&DYHkG  
4. 参数：优化球面透镜 J-:\^uP  

Dr^#e  
f[6;)ZA  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 _bHmcK  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 "]f0wLzh  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 x\]%TTps  
 透镜材料同样为N-BK7。 ^cz#PNB  
]S[M]-I  
7M=LyrO  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 +t({:>E  
q~^Jd=cB\  
I8d#AVF2  
9KN75<n  
5. 结果：优化的球面透镜 1mz;4xb  
qt=gz6!  
fil'._  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 wN-3@  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 V:4]]z L}  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 p~Fc*g[!  
J
K4vQWy  
Smzy EMT
 
4yW9}=N!  
6. 参数：非球面透镜 /XEUJC4  
<5?.s< y$"  
ng(STvSh:  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 FaYDa  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 tY-{uHW&h  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 \Bg;}\8X  
R*lJe6  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 -&I
)3  
494"-F6  
I,OEor6%R(  
ZW{pO:-  
p^_2]%,QeM  
7. 结果：非球面透镜 4:GVZR|-  
wWB-P6  
k\8]fh)J\7  
 生成期望的高帽光束形状。
i1v0J->  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 )EZ#BF<0|  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 PTfTT_t  
V`sINX  
8Ux3,X=  
O>9+tQ  
H3"90^|,@  
8. 总结 |dcRDOTe  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 |Byw]\3v  
r8x<-u4  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ys`"-o[*  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 !

)~b Un  
s4uZ;  
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。 '
yd<<BM`  
[}Vne;V  
扩展阅读 eT* )r~  
kXK D>."E*  
扩展阅读 b2]1Dfw  
 开始视频 5]D"y Ay81  
-     光路图介绍 .G8+D%%.  
 该应用示例相关文件： <2@V$$Qg.~  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 N=R|s$,Oy9  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真  0IO#h{t