[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) ()>\D  
应用示例简述 %/MK$  
1. 系统细节 (|5g`JDG  
 光源 %3VwCuE  
— 高斯激光束 /HDX[R   
 组件 Rb~Kyy$  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 m x,X
!}  
— 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 9HEc=,D|  
 探测器 D_9/|:N:  
— 视觉感知的仿真 Z9aDE@A  
— 高帽，转换效率，信噪比 >)pwmIn<  
 建模/设计 sinG $=  
— 场追迹： oaBfq8,;  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 +uwjZN'9a  

d*>M<6b-  
2. 系统说明 ($W9 ?
  
ak;Z;  
p-;]O~^  
]-fZeyY$  
3. 建模&设计结果 xG}eiUbM`  
cdIy[ 1  
不同真实傅里叶透镜的结果： !P92e1  
u%[*;@;9+  
$~~=SOd0  
\K?./*  
4. 总结 {Ue6DK%  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 G(0bulq  
(%fGS
.TR  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 >PGm}s_  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 S5Px9&N8(  
@xkM|N?  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 Ol%*3To  
7_Q86o  
应用示例详细内容 uN\9cQ  
9wb$_j]F`#  
系统参数 Ixec]UOS  
#uXOyiE  
1. 该应用实例的内容 D@JHi
'F  
!7^He3  
Vi?Z`G]w!  
~IWi@m{  
1[Mr
2@  
2. 仿真任务 O@=mN*<gg0  
<m6I)}K  
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。 <?J7Z|  
G#*!)#M <
 
3. 参数：准直输入光源 0'~b<>G%  
Uq+ _#{2(  
mpF_+Mn  
2E1TJ.[BS  
4. 参数：SLM透射函数 ,/ig8~u'c  
;_SS3q  
+|8Lt[^ux  
5. 由理想系统到实际系统 BxT~1SBFq  
?rK%;GTo  
JWn{nJ$]  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 d!LV@</  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 SmLYxH3F  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 f:Ja  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 Ni)#tz_9  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 Y'HF^jv]R  
y^Jv?`jw  
~^C7(g )  

#&:nkzd  
vp|=q;Q%r  
应用示例详细内容 s*X\%!l9  
w${=dW@K  
仿真&结果
Gehl/i-  
["IJh  
1. VirtualLab中SLM的仿真 A X#!9-m3  
Zll^tF#  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 >V$#Um?AXj  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 W.R'2R#  
 为优化计算加入一个旋转平面 ri;M7rg`.{  
8WGM%n#q  
^0 lPv!2  
iLgt_@g  
2. 参数：双凸球面透镜 8JrGZ8Q4RM  
&}$D[ 4N  
[-gKkOT8E  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 *;d)'7<  
 由于对称形状，前后焦距一致。 MB 5[Js|  
 参数是对应波长532nm。 _Xv/S_yW  
 透镜材料N-BK7。 zLqp@\sT  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 79x9<,a)  
t5APD?5 c  
11T\2&Q  
@(?4g-*E  
I}v#r8'!  
&NQR*Tn  
3. 结果：双凸球面透镜 Kzu9Qm-+z^  
B3t>M) 9  
?t42=nvf  
 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。 c):*R ]=  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 &s;^q  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 j1C.#-P[  
9tEKA|8  
kAliCD)  
&FVlTo1  
G0>Wk#or  
4. 参数：优化球面透镜 t g*[%Jf^  
'uzv\[  
aF
"Z!HD  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 cB}2(`z9 B  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 L,pSdeq  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 JJ0 CM:xe  
 透镜材料同样为N-BK7。 F\rSYjMyk  
$)]FCuv  
B/hHkOoo  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 .6F3;bg R7  
Ux T[  
4Z9 3g{  
] *VF Ws  
5. 结果：优化的球面透镜 I=yj  
'sBXH EZA]  
2rtP.*d
d  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 :fVMM7  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 Z;'.pU~  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 }t3FAy(%  
G)B
q?=P  
k1U8w
doT  
f}Tr$r  
6. 参数：非球面透镜
[(F<|f:n  
MH;%Y"EI  
qg{<&V7fE  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 Sw@,<4S  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 sg"D;b:X  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 s [F' h-y  
]</4#?_  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 sLi//P?:t  
~yH>Ko9F}  
+Z<Q^5w@  
'
 VEr4&  
NVqC|uEAF  
7. 结果：非球面透镜 kok^4VV  
Qr%Jm{_o  
u\6]^T6  
 生成期望的高帽光束形状。 '(X[ w=WXy  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 |z]2KjF&w-  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 q[OTaSQ~u^  
V<V\0n!0  
?g;ZbD  
_+04M)q0  
<uKm%~xi<  
8. 总结 k-pEBhOH  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 +aw>p_\  
53t-'K0l  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 m_"p$m;  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 MR_bq_)  
iQ{&&>V%  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 GP[r^Z  
JD{MdhhV  
扩展阅读 ,ANK3n\  
4JZHjf0M6  
扩展阅读 Kxl,] |e>  
 开始视频 V}|v!h[O8  
-     光路图介绍 {rvbo1t  
 该应用示例相关文件： uo4$rf7  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 loUl$X.u  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 [)SR$/A