[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) S`t@L}  
应用示例简述 |XV@/ZGl~  
1. 系统细节 tgpg  
 光源 bsosva+  
— 高斯激光束 6jaol'{SuH  
 组件 bw[s<z|LKA  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 B\mRHV!  
— 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 9*b(\Z)N  
 探测器 <n|ayxA)  
— 视觉感知的仿真 ;D>*Pzj  
— 高帽，转换效率，信噪比 Tj3xK%K_r3  
 建模/设计 G\4*6iw:  
— 场追迹： y7Sey;  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 'jr[ ?WQ  
lXnzomU  
2. 系统说明 1[U`,(C1  
X8uAwHa6F  
yzH[~O7  
W+5<=jXFB  
3. 建模&设计结果 A^3M~  
Smc=-M}  
不同真实傅里叶透镜的结果： IizPu4|  
Rv=rO|&]  
YQ _]Jv k  
I|eYeJ3  
4. 总结 XhEJF !  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 8}_M1w6v  
z-g"`w:Lj  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 )&pcRFl  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 /t
=Fx94  
gAxf5A_x)  
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。 8Ts_;uId  
s-lNpOi  
应用示例详细内容 *^=zQ~  
Z6\H4,k&  
系统参数 _7=LSf,9  
hwj:$mR  
1. 该应用实例的内容 .d?2Kc)SV\  
57~/QEdy  
gi#g)9HG  
DYej<T'?3  
`"RT(` m  
2. 仿真任务 mLb>*xt$b@  
U_.9H _G  
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。 FA7q pc  
6(=>!+xpRr  
3. 参数：准直输入光源 <Y"h2#M"  
`-)Hot)  
Q*K31Ln  
qC:QY6g$N  
4. 参数：SLM透射函数 C>~ms2c  
hztxsvw  
Ax{C ^u  
5. 由理想系统到实际系统 Uw5AHq).  
LZ-&qh  
$z \H*
  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 B$D7}=|kc  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 0T7c=5z4W  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 .d;|iwl  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 NDYm7X*et  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 $Si|;j$?  
mnm7{?#[  
{[:]}m(c  
RTQtXv6m
D  
dW#T1mB  
应用示例详细内容 u [Dz~  
hRaX!QcG3  
仿真&结果 ^jB17z[  
?&_u$Nn  
1. VirtualLab中SLM的仿真 YDWV=/  
Wz&[cj  
 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)。 9?38/2kX4  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 &qMt07  
 为优化计算加入一个旋转平面 L{F[>^1Sb  
.u3Z*+  
y*7{S{9  
<Gw>}/-^  
2. 参数：双凸球面透镜 +"GBuNh  
_2~+%{/m,  
yBkcYHT  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 wY xk[)&Y  
 由于对称形状，前后焦距一致。 'izv[{!n{  
 参数是对应波长532nm。 r(OH  
 透镜材料N-BK7。 ,vs#(d6G  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 WWgJ !Uz  
_h^er+d
!_  
}CGA)yK~3  
o>75s#= b=  
TW~%1G_v  
%pj T?G7  
3. 结果：双凸球面透镜 =Ohro'   
0@
>  
}P\J?8  
 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。 1<D^+FC4b,  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 &hu3A)%  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 4)Ab]CdD  
oZ\zi> Y,  
mTBSntZx  
D $&6 8  
g+%Pg@[  
4. 参数：优化球面透镜 =<[M$"S7d6  
-58Sb"f  
w:h([q4X  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 Y.KJP ?  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 oCSJ<+[(C  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ,Q,3^v-  
 透镜材料同样为N-BK7。 *3#RS  
uFnq3m^u  
bPA1>p7  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 avy@)iO7  
>=K~*$&>  
7;@o]9W  
auHP^O>4L  
5. 结果：优化的球面透镜 hh8U/dVk*  
D:0?u_[W  
S N;1F  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 &UIS17cT  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 DbrK,'b%  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。
[B@R(z=H  
Z> <,t~o}  
R47tg&k6[  
S9{&.[O  
6. 参数：非球面透镜 4$^rzAi5  
d;v<rw  
PMZ*ECIJU  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 paZcTC  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 suE#'0K  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 M9QxF  
=~q Xzq  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 >o5eyi  
&uXu$)IZ  
tUhr gc  
PJ2m4ulY  
,U=7#Cf!  
7. 结果：非球面透镜 @vPGkM#oW  
_Kg"l5?B  
1i}p?sU  
 生成期望的高帽光束形状。 N >k,"=N/  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 YJ{_%z|U  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 &24>9  
G\#dMCk?  
 \z?-  
@T)>akEOt  
Qk8YR5K   
8. 总结 Nrzg>WQa  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 }0 =gP?.kE  
G$1gk^G's  
 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'6.IcO  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 `g'z6~c7n  
+?+iVLr!l}  
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。 <^"0A  
/OeOL3Y  
扩展阅读 Atod&qH  
-9yWf8;  
扩展阅读 9`G}GU]@}  
 开始视频 79Q>t%rD[  
-     光路图介绍 NLZUAt
x(  
 该应用示例相关文件： L87=*_!B;  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 !L@^Zgs|@?  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 g>H\"cUv