[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) q9_$&9  
应用示例简述 &K\80wGK  
1. 系统细节 4lB??`UN  
 光源 (_zlCHB  
— 高斯激光束 WN+i3hC  
 组件 8^>c_%e}  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 <mE`<-$  
— 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 B6Kl_~gT  
 探测器 lb.Q^TghU  
— 视觉感知的仿真 7Hr_ZwO/^  
— 高帽，转换效率，信噪比 ZrTB%  
 建模/设计 ^iMr't\b  
— 场追迹： )"pvF8JR%3  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ^
;RK-)  
3NtUB;!  
2. 系统说明 xKG7d8=  
w!7ApEH1  
cdt9hH`Cd  
V_gl#e#  
3. 建模&设计结果 ;"Kgg:K>W  
}+9?)f{?@  
不同真实傅里叶透镜的结果： SlG v  
A/>Q5)  
i]%f94  
Mq
nUym  
4. 总结 N $) G8  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 |nZ^RCHog  
172G  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ]=00<~ l*q  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 qh~bX i!  
T+v*@#iJ_  
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。 iPTQqx-m$7  
;>v.(0FE6  
应用示例详细内容 {R!yw`#^B  
|6*Bu1  
系统参数 CJ\a7=*i  
)x|;%.8FX7  
1. 该应用实例的内容 NS[eQ_rT  
zl@^[k
m{  
s$R /!,c  
 l(?B0  
XP@dg4Z=z  
2. 仿真任务  vmqa_gU\  
?{S>%P A_B  
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。 KdR4<qVV}  
N `|A  
3. 参数：准直输入光源 &:&89<C'  
e^Zm09J  
VGV-t  
zeHF-_{  
4. 参数：SLM透射函数 lGd'_~'=  
7AV{ h[J  
KNx/1lf  
5. 由理想系统到实际系统 zuvPV{ X  
zqeQ  
$jN.yNm0  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 LTWkHyx  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 UCLM*`M  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 i.Rl
&t  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 >|QH I d8  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 Zhq_ pus"a  
kv:9Fm\$  
N(&{~*YE  
n[3z_QI  
a: "1LnvR  
应用示例详细内容 }iUK`e  
/f3/}x!po  
仿真&结果
2LwJ%!  
E]@&<TFq  
1. VirtualLab中SLM的仿真 (9]Uuvfp6"  
<7^|@L 6  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 +0pI}a\  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ]RCo@QW  
 为优化计算加入一个旋转平面 ~:a1ELqVw  
+U oNJ   
/ FcRp,"  
{*yvvb  
2. 参数：双凸球面透镜 _?c.m*)A  
L`+[mX&2B  
}_D.Hy5  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 P(D>4/f3"  
 由于对称形状，前后焦距一致。 WX&IQ@  
 参数是对应波长532nm。 >fBPVu\PA  
 透镜材料N-BK7。 aCG rS{  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 B.8B1MFm  
b 
RR N  
`OfhzO
p  
Q0xO;20  
7V"?o  
b"I#\;Ym  
3. 结果：双凸球面透镜 fs!dI  
Vebv!  
Tv``\<  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 ea
3w  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 W:r[o%B  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 LqWiw24#  
]rG=\>U3~  
7hk)I`o65  
(p{X
.X+  
7
Lm9I  
4. 参数：优化球面透镜 8+'}`  
'Ea3(OsuXn  
!l'nX  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 m%|\AZBA#  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 C[
^VM$  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 `^)`J  
 透镜材料同样为N-BK7。 4$Ai!a  
i 8sv,P  
' @!&{N  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 # &v4c  
DsdM:u*s  
yq~  
'}hSh  
5. 结果：优化的球面透镜 !:+U-mb*  

Thggas,  
o-<i+To%  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 {Ydhplg{  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 =D(a~8&,  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 v^C\ GDH  
KMhrw s{&B  
zdP?HJ=F  
qCI&H7u@  
6. 参数：非球面透镜 RZz?_1'  
 ^*P?gG  
G@s:|oe  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 +R~]5Rxd  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ?1\5X<|,  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 C >Oe
ULD  
]5'*^rz ^  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 OS[ s Qo5  
2-F7tcya|  
Zr}>>aIJ]k  
LW=qX%o{  
\9+,ynJH8z  
7. 结果：非球面透镜 Z_ElLY  
5H._Q  
NZGO8u  
 生成期望的高帽光束形状。 SlsNtaNt  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 $ DN.  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 cC8$oCR?  
oCo~,~kTR  
X"Eqhl<t  
M.g2y&8  
|1wZ`wGZ:L  
8. 总结 Yyk~!G/@  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ]Jz=.F sO  
C?. ;3 h  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 l<_v3/3  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 8mr fs%_  
!KV!Tkx h  
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。 +HE,Q6-A  
CX#d  
扩展阅读 )F9IzR-&m  
MKtI3vi?  
扩展阅读 8z93ETv7`  
 开始视频 oX6Cd:c-  
-     光路图介绍 pll5m7[  
 该应用示例相关文件： lR?1,yLp  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 @.e4~qz\  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真  o]0E