[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) "QSmxr  
应用示例简述 NW_i<#  
1. 系统细节 PtsQV
!  
 光源 _Ns/#Xe/  
— 高斯激光束 Fi)(~ji:  
 组件 Gk:tT1  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 *).u:>D4  
— 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 pLj[b4p9  
 探测器 R&.
mNji*  
— 视觉感知的仿真
41uiW,  
— 高帽，转换效率，信噪比 sE^ee2]OI@  
 建模/设计 $,u>,  
— 场追迹： p{|!LcSU$2  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 C(CwsdlP  
&?g!)O  
2. 系统说明 sg`  
QNbV=*F?  
,="hI:*<  
A |u-VXQ  
3. 建模&设计结果 6|uv+$  
#ZkT![
`  
不同真实傅里叶透镜的结果： ^?J3nf{  
f8e :J#jbS  
AjVX  
Zzn N"Si,  
4. 总结 `6y
=ky.,  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 +[vIocu  
{ty)2  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ylm #Xa  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Ty<."dyPW  
9U>OeTh(  
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。 "?%2`*\  
]
*?lgwE  
应用示例详细内容 wKU9I[]  
mF:Pplf<  
系统参数 ~+ kfb^<-  
PctXh, =  
1. 该应用实例的内容 <$(y6+lY  
E$.fAIt  
71n3d~!O>  
]!q
>@b  
k?Kt*T  
2. 仿真任务 >{S ~(KxK  
o_8Wnx^  
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。 ?lE&ow  

H-rxn  
3. 参数：准直输入光源 OUq%d8W  
f$76p!pDa  
.Hnhd/ c  
dbJ3E)rF  
4. 参数：SLM透射函数 xkCM*5:  
!
RP0W  
> ^=n|%  
5. 由理想系统到实际系统 :.9Y  
L{&>,ww  
Y'{}

L@"t  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 I cASzSjYX  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ebn3r:IU-  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 uK]-m  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 Mz.C`Z>o  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 inY_cn?  
5,-g^o7  
%~I&T".iC  
|a#=o}R_  
!Q WNHL  
应用示例详细内容 4> uNH5  
qfG:vTm  
仿真&结果 hraR:l D  
#W6 6`{>  
1. VirtualLab中SLM的仿真 JH| D  
-oUGmV_  
 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)。 w
mww7  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 I{I
p  
 为优化计算加入一个旋转平面 veuX/>!  
4#{f8  
vh.-9eD  
BTD_j&+(  
2. 参数：双凸球面透镜 (/2rj[F&  
cRH(@b Xr  
B`.aQ  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 DXG`%<ZMn  
 由于对称形状，前后焦距一致。 43E)ltR=]  
 参数是对应波长532nm。 2 431v@  
 透镜材料N-BK7。 c(uDkX  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 je@&|9h  
Td,d9M  
>|, <9z`D  
T ay226  
tmOy"mq67  
-.r"|\1X  
3. 结果：双凸球面透镜 r!1f>F*dt  
-. o,bg  
u(FOSmNkN  
 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。 %X's/;(Lx`  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 %3*|Su%uC  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 cpl Ny?UIC  
k>F!S`a&m  
w>8HS+  
sZ~03
QvkT  
KAXjvZN1  
4. 参数：优化球面透镜 SOE-Kio=B  
pfu"vo(t_  
g0"xG}d  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 p6NPWaBR  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 tH&eKM4
G  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 4lR+nmAZ  
 透镜材料同样为N-BK7。 FAL#p$y}  

.rG~\Ws  
[Rub  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ]zVQL_%,  
P>u2""c  
6eUGE4NF(  
p2Gd6v.t  
5. 结果：优化的球面透镜 ?mM:oQH+>  
%E/#h8oN{  
,tQNL\t  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 \pkK >R  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 GApvRR+Z  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 M"W#_wY;  
[L7s(Zs>  
BriL^]  
W!T[ ^+  
6. 参数：非球面透镜 )Nx*T9!Q  
"!(@MfjT  
ftcLP  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 (tq);m&  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 *Gv:N6  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 Q!3-P  
O7_y QQAA  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 <mki@{;|  
V~#5^PF{  
B_iaty   
7[='m{{=C  
WF*j^ %5  
7. 结果：非球面透镜 Dq%}({+  
N%'(8%;  
X^dasU{*  
 生成期望的高帽光束形状。 [qV/&t|O*h  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 =SuJ*  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 \1&
4wzT  
!
( +M  
/2E Q:P  
7Y-Q, ?1  
hrD2-S  
8. 总结 w2
V:x[  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 <,it<$f#  
t5_76'@cX  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 fQ"Vx!  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 =jh^mD&'  
su
IYfjh  
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。 >);M\,1\I  
8+7*> FD)1  
扩展阅读 p<h(  
7)1%Z{Dy  
扩展阅读 &hI!0DixX  
 开始视频 _t;^\"\  
-     光路图介绍 :-U&_%#w  
 该应用示例相关文件： #@w/S:KbJt  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 (VmFYNt&  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 (pM&eow}