[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) , 0?_? GO  
应用示例简述  _BCq9/  
1. 系统细节 nS Vr,wU  
 光源 ;:Tb_4Hr  
— 高斯激光束 6!=q+sw/X  
 组件 -f?,%6(1  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 rf!i?vAe  
— 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 .5A .[ZY)  
 探测器 N~?(<DyZR  
— 视觉感知的仿真 6;M{suG|  
— 高帽，转换效率，信噪比 w
(*},  
 建模/设计 V%`\x\Xat  
— 场追迹： c68,,rJO]i  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 DJ1!Xuu  
fOP3`G^\  
2. 系统说明 B f.- 5  
/#?!9c  
=t.T9'{  
c&PaJm  
3. 建模&设计结果 F^?DnZs  
U@53VmrOy  
不同真实傅里叶透镜的结果： p]7IoO -@  
#K/95!)  
#W4 "^#2  
{??bJRT  
4. 总结 yIWgC[  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 N_l_^yD  
#1WCSLvtV  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 7}pg7EF3z  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 s|k&@
jH)  
3KtJT&RuL  
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。 |FSp`P  
v^Rw9*w{  
应用示例详细内容 7j
88^59  
,}NTV~  
系统参数 Q(x/&]7=V  
v4XEp   
1. 该应用实例的内容 lAkg47i  
&q#. >  
m^w{:\p  
`O`MW} c
 
!lBK!'0  
2. 仿真任务 *;U<b  

T2Yc` +  
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。 l hST%3Ld  
3$.#\*s_4  
3. 参数：准直输入光源 T`9nY!  
-aV(6i*n  
EK&0Cn3z  
"8~PfLJ+  
4. 参数：SLM透射函数 UD9JE S,  
hD4>mpk  
}_('3C,Ba  
5. 由理想系统到实际系统 '8(UiB5d  
lQy-&d|=#^  
:6/$/`I0W  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 n
zbAQ3v  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 %jHe_8=o  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 LF#[$ so{i  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 \ FJ ae  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 #on ,;QN  
1N<n)>X4  
4C;y2`C  
`5rfO6;  
z;ku*IV  
应用示例详细内容 Zo }^"u  
vVrM[0*c  
仿真&结果 c((bUjS'=Y  
d={o|Mf  
1. VirtualLab中SLM的仿真 ;tF&r1  
ei{tW3 H$  
 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)。 "a3?m)  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 7[UD;&\k  
 为优化计算加入一个旋转平面 g"(@+\XZH"  
E!BzE_|i  
o)]O  
D$*o}*mb  
2. 参数：双凸球面透镜 1N:~5S}s>  
4nQ5zwiV  
. UH'U\M  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ByO?qft>u  
 由于对称形状，前后焦距一致。 1uCF9P ai  
 参数是对应波长532nm。 U_j[<.aN)  
 透镜材料N-BK7。 !n P4S)A  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 *?]<=IV?  
0:<Y@#L  
E^br-{|{  
G--(Ef%v'  
C/#pK2xY  
>cg)NqD  
3. 结果：双凸球面透镜 +!E9$U>6%  
@rDBK] V  
%KkC1.yu<  
 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。 `j9\]50Z>  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 kh:_,g  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 gx',K1T  
dJQK|/  
)S 4RR2Q>  
-!\%##r7~  
\w>Rmf'
|  
4. 参数：优化球面透镜 :KA)4[#;W  
5pe)CjE:  
V,0$mBYa  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 H.E=m0np  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。
C.ji]P#
 
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。
_*%K!%}l=  
 透镜材料同样为N-BK7。 C=@4U}  
strM3j##x  
8Q$WwiS  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 {FKr^)g  
#k|f>D4  
&]RE 5!  
KN`k+!@/7  
5. 结果：优化的球面透镜 1Q!^*D  
-Yh(bS l  
]=%qm;  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 %<a3[TQd`\  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 3en67l  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 Xb>SA|6[|  

.R"VLE|  
aK;OzB)  
t,JX6ni  
6. 参数：非球面透镜 ;hO6 p  
!E?+1WDS0  
UCfouQCj  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 8P-ay<6  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 rZ3ji(4HS  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 vr4r,[B6y  
@9_mk@  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 y,|2hrj/0E  
e3TKQ(  
%\sE\]K  
v"ORn5  
I@6+AU~,6  
7. 结果：非球面透镜 6JZ>&HA  
FsWp>}o  
JFX}))7  
 生成期望的高帽光束形状。 {!wW,3|Pu  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 iY07lvG<  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 9G SpDc  
/"D,gn1S*  
uBt ]4d*  
:E6*m\X!3  
f<wYJGI  
8. 总结 9MZ)-  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 96~y\X@x  
TaYl[I  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 {v]L|e%{  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 )4B`U(%M~  
: H;S"D  
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。 o[_,r]%+D  
X[dfms;H  
扩展阅读 & tT6.@kH  
lG'D/#  
扩展阅读 "Tser*i )  
 开始视频 Sdmz(R  
-     光路图介绍 Izu____  
 该应用示例相关文件： f?/OV*  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 Q >[>{N&\  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 #6|ve?`I