[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) ]p.f*]  
应用示例简述 &{{f|o=u.  
1. 系统细节 BcO2* 3  
 光源 YH
tI%  
— 高斯激光束 K T72D  
 组件 vszAr
( t  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 fx"
+ZR  
— 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 `l#$l3v+  
 探测器 #{cpG2Rs  
— 视觉感知的仿真 O*CX@Ne  
— 高帽，转换效率，信噪比 8=AKOOU7>  
 建模/设计 :2d9ZDyD  
— 场追迹： ? NK}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。 2n:J7PGD  
lq9h Dn[p  
2. 系统说明 yC$7XSr=  
Q*{ 2  
1OeDWEcB  
{oeQK  
3. 建模&设计结果 f^)
nZ:~  
gZSi\m>  
不同真实傅里叶透镜的结果： l@jJJ)Qyk  
nQVBHL>  
 `.-C6!  
'F~SNIay  
4. 总结 N Uml"  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 G\AQql(f4  
f|E'eFrFk  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 j"=jK^  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 IsL/p3|  
t!C-G+It  
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。  kS9  
$QnfpM%+=  
应用示例详细内容 m<ruFxY  
7[ji,.7  
系统参数 \H12~=p`B  
~`fB\7M  
1. 该应用实例的内容 O,6!`\ND  
4w[ta?&6B  
4 l(o{{  
Ry~LhU:  
KgSxF#  
2. 仿真任务 w;_=$L'H&G  
H:Le^WS  
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。 o`0H(\en  
+y(h/NcQ  
3. 参数：准直输入光源 =,]M$M  
\Y p oJ!-  
k]sT'}[n  
Z2}b1#U?  
4. 参数：SLM透射函数 |&Wo-;Ud  
>fQN"(tf  
I78pul8!  
5. 由理想系统到实际系统 ?Fv(4g  
X2Mj|_#u  
u6RHn;b  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 1)ne-e  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 }hxYsI"d  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 #\QC%"%f  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 {D< ?.'  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 ny}ut
O  
Qg=~n:j  
@RW%EXKt  
6 H.Da]hk  
 v<W++X7z  
应用示例详细内容 `Fr$q1qae{  
*^()
el,d  
仿真&结果 "?-s Qn  
Yw0@O1Cel  
1. VirtualLab中SLM的仿真 O*7 pg  
oef(i}8O@  
 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)。 xH uyfQLk  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ?Fu.,srt  
 为优化计算加入一个旋转平面 IZLX[
y  
uWE@7e4'I  
`PfC:L  
H#K|SSqY?  
2. 参数：双凸球面透镜 ^gImb`<6-  
VXp X#O  
AsOI`@FV  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 fsoS!6h0k  
 由于对称形状，前后焦距一致。 qS>el3G  
 参数是对应波长532nm。 Zlhr0itf  
 透镜材料N-BK7。 '1<QK  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 E:AXnnGKO  
>b0}X)Z+U  
KV
2X[1  
XT)@)c7j  
%o>1$f]  
e!#:h4I  
3. 结果：双凸球面透镜 dL>ZL1.$  
A7se#"w  
%|Vq"MW,I  
 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。 XQ>m8K?\d  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 n7vi@^lf(  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 uP:'e8  
gueCP+a_  
pB`<4+"9  
Flsf5 Tr0  
ZC"p^~U_e[  
4. 参数：优化球面透镜 H`sV\'`!}  
qmhHHFjQ  
\TjsXy=:)  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 "Z <1Msz  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 3~ylBJJ  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 hz!.|U@,{<  
 透镜材料同样为N-BK7。 Yyf8B  
[||$1
u\%  
*=rl<?tX  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 {>#Ya;E  
-4.+
&'  
$P$OWp?b  
t5S S]  
5. 结果：优化的球面透镜 ~O!v?2it8q  
*5^h>Vk/  
]'Bz%[C)  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 M%m$5[;n  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 k2~j:&p  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 iVE+c"c!2&  
+NQw^!0qy  
1:?WvDN=  
b@Fa|>"_  
6. 参数：非球面透镜 B|tP3<  
:7'anj  
HQ"D>hsuU  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 r!+
)U#8  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 [dL#0~CL$  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 MOXDR  
278 6tZF,  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 mU;TB%#)  
<Fi/!  
c}Qj
KJ-c  
{=TD^>?  
<3'r&ks  
7. 结果：非球面透镜 8@ b83  
/IODRso/!  
^j@,N&W:lG  
 生成期望的高帽光束形状。 US-P>yF  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 "[76>\'H  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 uCx\Bt"VI  
k z<We/  
vO 3fAB  
AkGCIn3  
E1=]m  
8. 总结 M^a QH/=:"  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ~Os~pTo  
QHOem=B  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 P7Kp*He)  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 K*>lq|iu  
bEbnZ<kz*  
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。 bPWIf*3#  
Y<l{DmrsA  
扩展阅读 qm2  
xI$B",?(  
扩展阅读 |dK_^~;o  
 开始视频 !ce:S!P  
-     光路图介绍 n>{>3?  
 该应用示例相关文件： SBs_rhe  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 *:wu{3g}M`  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 [/xw5rO%