[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) *(XGNp[0  
应用示例简述 K|Xe)  
1. 系统细节 yigq#h^  
 光源 P)hGe3  
— 高斯激光束 ~]9EhC'l  
 组件 ah(k!0PV  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 cxFyN;7  
— 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 ccx0aC3@I  
 探测器 16nU`TN  
— 视觉感知的仿真 J/,m'wH  
— 高帽，转换效率，信噪比 :~ &#9  
 建模/设计 (yeWArQ  
— 场追迹： -6X+:r`>u  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 T-x9IoE  
aZ|S$-}  
2. 系统说明 &Z9rQH81f>  
DK'S4%;Sp  
^&c &5S}  
,w=u?  
3. 建模&设计结果 eOfVBF<C2  
v`Ja Bn  
不同真实傅里叶透镜的结果： _Kh8 <$h  
v-"nyy-&Z  
oh9L2"  
3{Zd<JYg4-  
4. 总结 =.):tGDp  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 M6V^ur 1  
?+%bEZ`  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 znIS2{p/`  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 n;:C{5  
=+[`9  
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。 ~at:\h4:  
0bSnD|#I  
应用示例详细内容 v_pFI8Cz)  
I= cayR  
系统参数 t8.
3  
jz>b>;  
1. 该应用实例的内容 M=4b  
qd~9uo&[Ig  
S/l6c P  
?V(+Cc  
8KKhD$  
2. 仿真任务 )M"xCO3a  
!-
&;t7R  
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。 xX Dj4j,  
CAN1~  
3. 参数：准直输入光源 L!`PM.:9  

IP)%y%ycw  

S&D8Rao5  
Q|U [|U  
4. 参数：SLM透射函数 9oG)\M.6w  
`lt[Q>Z  
4[Ww
m  
5. 由理想系统到实际系统 ][YC.J  
k[@/N+;")`  
eF' l_*  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 JBLh4c3  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 +c__U Qx  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 hf7[<I,jov  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 C\^,+)Y\~  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 b&AeIU}&  
9w=[}<E  
7")~JBH  
IA`Lp3Z  
'q@vTM'-  
应用示例详细内容 +/" \.wYv  
j
[dgY1yE:  
仿真&结果 n8`WU3&  
Nu'ox. V  
1. VirtualLab中SLM的仿真 D6C h6i5$  
.>LJ(Sx9b  
 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)。 Ynp#3r  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 dQ
O5  
 为优化计算加入一个旋转平面 iO2jT+i  
2(Aw  
s=556  
W! J@30  
2. 参数：双凸球面透镜 e0<O6  
4U u`1gtz  
=1<v1s|)q  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 O{Z${TC[  
 由于对称形状，前后焦距一致。 SDVnyT  
 参数是对应波长532nm。 0s RcA-9  
 透镜材料N-BK7。 8# x7q>?  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 L^bX[.uZw  
rj4R/{h  
)lq+Gv[%F  
ntW1 )H'o  
LC\U6J't1  
77ztDQDtM  
3. 结果：双凸球面透镜 MV07RjeS  
KKWvV4u  
IFhS(3YK[  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 &:1q3gDm  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 _rmKvSD%  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 &y(%d 7@/  
E
xeZj8U  
H8 xhE~'t  
Z[eWey_  
Xg*](>/\,  
4. 参数：优化球面透镜 jx2{kK  
cv7:5P  
I0!]J{  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 !
SIk9~rJ  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 B&6lG!K'?  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 C7DwA/$D  
 透镜材料同样为N-BK7。 5HIQw9g6  
G\B+bBz  
IDL0!cF  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 n 8 K6m(  
1l Cr?  
`*D"=5G+  
=G"ney2  
5. 结果：优化的球面透镜 \-f/\P/ w  
U3Z-1G~*r  
mrr~#Bb>  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 / :6|)AW.{  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 \O\q1 s~  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 0G0(g,3p  
ga(k2Q;y  
yxU9W,D v  
.J O1kt  
6. 参数：非球面透镜 +-,iC
6kK  
={+8jQqi1  
[m%]C  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 iq[IZdza  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ]}p<P):hO  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 P{yb%@I~J  
x":o*(rSQ  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 =O-irGms*  
`b%lojT.  
L"n)fe$  
s~9n13z  
HIx%c5^  
7. 结果：非球面透镜 /,UnT(/k(  
-6~.;M 5  
4d-(:  
 生成期望的高帽光束形状。 v"Ax'()  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 RS l*u[fB  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 o]<9wc:FZ  
&
I[` .:NJ  
6bLn8UT  
,?k1if(0[  
E)ZL+(  
8. 总结 >#k-
~|w  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 [uLsM<C  
}m~MN4 l  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 f-71`Pyb  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 l`i97P?/W  
e}S+1G6r)  
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。 K,$rG%czX  
%W)pZN}  
扩展阅读 @NqwJ.%g  
-Ou.C7ol  
扩展阅读 \Z&Nd;o   
 开始视频 oPM*VTMA  
-     光路图介绍 fe,6YXUf  
 该应用示例相关文件： pDSNI2  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ii-AE L  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 
~rJG4U