[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) N~`r;E  
应用示例简述 >}]bKq  
1. 系统细节 Oo(xYy  
 光源 gw
g~4:W  
— 高斯激光束 l$l6,OzS@  
 组件 .Q@]+&`|}i  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 &pz`gn
a  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 HD$`ZV  
 探测器 egfd=z=2un  
— 视觉感知的仿真 RASk=B  
— 高帽，转换效率，信噪比 .S=|ZP+  
 建模/设计 =Bh,>Kg  
— 场追迹： TOSk+2P  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 -H_#et3&i  
N5cC!K  
2. 系统说明 KiC,O7&<  
XJS^{=/  
-,mV~y  
mc,HliiJ  
3. 建模&设计结果 ~WB-WI\  
+>a(9r|:  
不同真实傅里叶透镜的结果： [fkt3fS  
B*QLKO:)i  
s6 K~I  
8zJye6f;l  
4. 总结 u^VQwu6?G  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 kqC7^x  
OH 88d:  
 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_3JL$  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 H6$pA^  
r>"l:GZ  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 DC$> 5FDv  
biQ~q$E  
应用示例详细内容 {K/xI  
O=!EqaExW  
系统参数 >7W8_6sC<  
a][Tb0Ox  
1. 该应用实例的内容 $O\]cQD`u  
d,j)JnY3V  
?#ywUEY* i  
Ipow Jw^  
ah!RQ2hDrV  
2. 仿真任务 HXqG;Fds(  
OG7U+d6  
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。 +~lPf.  
j(_6.zf  
3. 参数：准直输入光源 (|y@ftr@  
c^,8eb7c  
^7$Q"  
8
..g\ZT  
4. 参数：SLM透射函数 N\hHu6  
#CB`7}jq  
09Z\F^*$F  
5. 由理想系统到实际系统 3.?oG5P#  
Hegj_FQ  
^p\n/#B  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 pr1>:0dg  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 0IbR>zFg.  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 K!!#";Eo  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 M_;hfpJZ  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 nh"LdHqiDB  
@Y&(1Wl  
9NC'iFQ#  
Qu|<1CrZj]  
c 9zMI  
应用示例详细内容 P;p20+  
Z&J.8A]L  
仿真&结果 U+ief?;4F  
FWpb5jc)3  
1. VirtualLab中SLM的仿真 \ 3l3,VYH  
- I j  
 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)。 ItQ3|-^  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 4Mjcx.21  
 为优化计算加入一个旋转平面 E uk[ @1  
Q$^Kf]pD  
tWI4x3&2  
3Ett9fBd  
2. 参数：双凸球面透镜 "3
uPK$  
1Qo2Z;h@  
u-X
P`  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 /y5a~3
  
 由于对称形状，前后焦距一致。 2?9gf,U  
 参数是对应波长532nm。 2E=vMAS  
 透镜材料N-BK7。 f`,isy[  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 zVtNT@1K>u  
X}j_k=,C  
.h>te
f  
lRA!  
':?MFkYC  
@:G#[>nKe  
3. 结果：双凸球面透镜 H=>;Mj  
c UHKE\F  
sQr |3}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。 pU5t,  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 2z=aP!9]  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ZHOh(  
dW2Lvnh!>/  
=%G<S'2'  
+Zo&c}  
H{fOAv1*  
4. 参数：优化球面透镜 W .bJ.hO*  
]$ iqJL  
VA@t8H,  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 SRpPLY{:F  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 <+${gu?^  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 '/H+  
 透镜材料同样为N-BK7。 I?IAZa)  
$56Z/*  
!&8HA   
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 i slg5  
4?cIn4}  
e8ZMB$byP  
~OQ/ |ws  
5. 结果：优化的球面透镜 ^
bDh[O  
8X2
NEVH]  
fp2.2 @[  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 Y1h)0_0  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 Wk&g!FR  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 *1clPK  
Dwp-*QK^G  
Hwm]l`E]  
xHY#"
 
6. 参数：非球面透镜 ,Z6\%:/  
G^=C#9c.m  
{Kkut?5  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 A5LTgGzaW  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 :")iS?l  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 W|aFEY  
n%Gk {h5  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Y<drRK!  
Rr/sxR|0_  
zw,=mpf3_  
Qt+;b  
y&$v@]t1  
7. 结果：非球面透镜 DU>#eR0G  
1'{A,!  
fmQ`8b  
 生成期望的高帽光束形状。 7`IoQvX  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 Ps!~miN|>  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。
+8\1.vY  
%qf ?_2v  
0X"D!G):  
/
^TXGc.  
bF X0UE>  
8. 总结 bzt(;>_8  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Z_qOQ%l  
W~e/3#R\=  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 5D#Mhgun  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 a J&)-ge  
3"ii_#1  
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。 b^~"4fU  
2!+saf^-,  
扩展阅读 W%bzA11l  
Dy[_Ix/Y,  
扩展阅读 g~i%*u,Y<  
 开始视频 `/0S]?a.{B  
-     光路图介绍 3h-C&C  
 该应用示例相关文件：  aX'R&R  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 @1UC9}>  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 utDjN"