[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) FgPmQ  
应用示例简述 a<+Rw{  
1. 系统细节 mt e3k=17  
 光源 `fVzY"Qv k  
— 高斯激光束 &qa16
bz  
 组件 p{SIGpbR&  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ;[Esop  
— 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 ~wGjr7Wt  
 探测器 +s [_ 4  
— 视觉感知的仿真 ypfjF@OT  
— 高帽，转换效率，信噪比 }2Im?Q  
 建模/设计 +yHzp   
— 场追迹： CyB1`&G>  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 Rob:
W|  
kaDn= ={YM  
2. 系统说明 _qQo}|/q  
u/\
Ipk/  
C
{ Z*5)  
mj9]M?]  
3. 建模&设计结果 %U1HvmyK  
~i}/
 
不同真实傅里叶透镜的结果： 9@*4^Ks p  
A+3=OBpkW0  
]7h;MR  
PKs$Q=Ol<|  
4. 总结 rmI@ #'  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 52.hJNq#L  
Yt4v}{+  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Uf$IH!5;Z  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 E 6!V0D  
W*4!A\K  
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。 <)
@^TRS  
zH@+\#M  
应用示例详细内容 {Z[kvXf"mZ  
ACgWT  
系统参数 ]08
~bL1Q  
,z0E2  
1. 该应用实例的内容 dBW#PRg  
"n<u(m8E  
9x9E+DG#(  
uQW d1>  
H329P*P  
2. 仿真任务 a\I`:RO=<Z  
I]ol[ X0S  
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。 Fd9Z7C  
UX'tdB !A  
3. 参数：准直输入光源 HYg7B  
'wTJX>  
NMP*q @  
a.AEF P4N  
4. 参数：SLM透射函数 /3~}=b  
tLx8}@X"  
z.kBQ{P  
5. 由理想系统到实际系统 VH.}}RS%  
8L(KdDY  
/s`xPxvt  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 W{;LI WsZ  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 5wMEp" YHE  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 m^,3jssdA  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 9M-/{D^+<  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 _n< @Jk~  
#.\X%!  
~


9+\  
cGjkx3l*  
F?TmOa0  
应用示例详细内容 885 ,3AdA  
a^&3?3   
仿真&结果 N&lKo}hk  
ZbcpE~<a  
1. VirtualLab中SLM的仿真 ' 9  
90)rOD1B  
 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)。 GD .>u  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 rx;zd?  
 为优化计算加入一个旋转平面 h%@#jvh?4  
V?cUQghHg  
38
36Di:{  
:J+GodW  
2. 参数：双凸球面透镜 SYTzJK@vZJ  
$(%t^8{a~G  
D$c4's`5  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 "A9 c]  
 由于对称形状，前后焦距一致。 gs77")K&  
 参数是对应波长532nm。 x;*KRO  
 透镜材料N-BK7。 mCx6$jz  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 m,]M_y\u  
ub] w"N  
7e&%R4{b  
Zx]"2U#  
ouUU(jj02  
c8jq.y v  
3. 结果：双凸球面透镜 Au/n|15->C  
Nm=W?i  
D}Lx9cL  
 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。 ZK]C!8\2|  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 SLc'1{  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 [(N<E/m%B  
etH%E aF[  
`4 A%BKYB  
D?Q{&6p  
ABp/uJI
)  
4. 参数：优化球面透镜 f/qG:yTV`  
X;0DQnAI8j  
AHhck?M^  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 ,9p 4(jjX  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 )y:~T\g  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 wy$9QN  
 透镜材料同样为N-BK7。 mko<J0|4  
Hd)4_ uBt  
_`zj^*%  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 #SRGVa`x  
( Qw"^lE3  
OE/O:F:1j  
xAD:Z"  
5. 结果：优化的球面透镜 70:a2m  
}ya9 +?I  
kGMI ?  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 ]|[oL6"  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 fgP_NYfOj  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 ALiXT8q  
?j8F5(HF?  

vd9><W  
n-{G19?  
6. 参数：非球面透镜 ,r
{\aW@  
ND7 gxt-B  
FHI`/  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 j']m*aM1>  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 B&yb%`9],W  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 g~Zel}h#  
Qe=!'u.nL  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ".eD&oX{  
2mbZ6'p {  
?*a:f"vQ  
FMuM:%&J]  
jyf[O -  
7. 结果：非球面透镜 w Maib3Q  
]w(i,iJ  

2hl'mRW  
 生成期望的高帽光束形状。 ZUb6d*B  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 K<KyX8$P0  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 XFPWW,  
9Bl_t}0  
E3y"  
<Vr"  
/v E>*x  
8. 总结 bH&Cbme90-  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 3ADTYt".  
ao<@a{G  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 b}p0&%I
 
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 hp!UW  
XS]=sfN  
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。 *Y6BPFE*4  
vW 0m%  
扩展阅读 )%U&z>^P  
AxUj CerNf  
扩展阅读 A
q}]{gfQ1  
 开始视频 %<JjftNQ  
-     光路图介绍 67Z|=B!7  
 该应用示例相关文件： ;$=`BI)  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ~fn2B  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 `AeId/A4n