[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) G*P#]eO  
应用示例简述 x+@rg];m  
1. 系统细节 Z}Ft:7   
 光源 o
:Sa, !DK  
— 高斯激光束 @i IRmQ  
 组件 b!5~7Ub.No  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 2!=f hN
 
— 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 bAtSVu  
 探测器 ]|PiF+  
— 视觉感知的仿真 '@k+
4y9q?  
— 高帽，转换效率，信噪比 Cd}<a?m,  
 建模/设计 'kO!^6=4M  
— 场追迹： &Ys<@M7E:  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 sN01rtB(UT  
*mvlb (' &  
2. 系统说明 x)O!["'"  
<1${1A <Wa  
|imM#wF  
z/@slT  
3. 建模&设计结果 6fEqqUeV  
1ztG;\  
不同真实傅里叶透镜的结果： >V8-i`  
u^8{Z;mm  
=R$u[~Xl2X  
)W _v:?A9  
4. 总结 Iom'Y@x  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 CU2*z(]&  
w-L=LWL\  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 q ,]L$  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ra gXn  
mLLDE;7|}  
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。 8\A#CQ5b  
sLT3Y}IO  
应用示例详细内容 uo%)1NS!  
o~y;j75{.*  
系统参数 =wV<hg)C  
Pw`8Wj  
1. 该应用实例的内容 w;:*P  
IDriGZZ<)6  
u[=r,^YQ  
YWO)HsjP  
9W1YW9rL  
2. 仿真任务 czgO ;3-C  
6wjw^m0  
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。 #rQ2gx4  
Ad9}9!<  
3. 参数：准直输入光源 6Vnsi%{  
fW1CFRHH  
3J|F?M"N7  
C]`$AqKl  
4. 参数：SLM透射函数 ,77d(bR<  
w(3G&11N?  
yfjWbW  
5. 由理想系统到实际系统 ?(F6#"
/E  
j[G  
`V)8 QRN(  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 u5b|#&-mX  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 GdxnpE  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 Kaqc74Mv  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 pG^  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 vDhh>x(  
SaAFz&WRl  
;LPfXpR  
b)5uf'?-  
0#s"e}@v  
应用示例详细内容 aU "8{  
IT7
wT+  
仿真&结果 U!?_W=?  
Val|n*%  
1. VirtualLab中SLM的仿真 /}fHt^2H  
(!7sE9rP  
 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)。 2M#
Q.F  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 GxI!{oi2  
 为优化计算加入一个旋转平面 y@:h4u"3  
#64-~NVL_  
lH x^D;m6  
$m{:C;UH  
2. 参数：双凸球面透镜 Q4!_>YZ  
n&;85IF1  
"ESwA  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 i$:*Pb3mV  
 由于对称形状，前后焦距一致。 t~EPn.  
 参数是对应波长532nm。 "fCu=@i  
 透镜材料N-BK7。 gx8ouOh  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 FxtQXu-g  
;4^Rx  
0w\
zLU  
^& t
Z  

D9CaFu  
a LroD$#  
3. 结果：双凸球面透镜 ,.83m%i  
6Z6'}BDP  
i&Tbz!  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 h5{'Q$Erl  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 iZ3IdiZ  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 av}k)ZT_  
SO|NaqWa  
7 S#J>*  
h:b)Wr  
g|DF[  
4. 参数：优化球面透镜 c?f4Q,%|  
|C;=-|  
(Ft+uuG  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 ~drS} V  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 6@h/*WElG  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 =V,mtT  
 透镜材料同样为N-BK7。 ~9a<0Mc?  
{NmWQyEv  
!=*g@mgF  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 0rQMLx  
rKe2/4>0X  
. oF &Ff/[  
vjbASFF0=  
5. 结果：优化的球面透镜 -/wtI   
[`#CXq'  
gD-d29pQ  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 2RVN\?s:  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 <prk8jSWV  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 .wEd"A&j  
gDQ^)1k  
0JWDtmK=C  

@+&LYy72  
6. 参数：非球面透镜 :(E@Gf  
Q
GMV}y  
NlA,'`,  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 a kkNI3  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 fF!Yp iI"  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ]{;gw<T  
AwCcK6N1  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 -mbt4w  
z 4e7PW|  
*^pR%E .  
3<e=g)F  
lB8-Z ow  
7. 结果：非球面透镜 S^JbyD_yoh  
vOH4#  
o@_q]/Mh  
 生成期望的高帽光束形状。 ^)470K`%)  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 0.Q Ujw  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 RF?`vRZOe  
v8wq,CYV  
G~]Uk*M q  
#JqB ;'\  
Zcey|m*|  
8. 总结 cRC6 s8  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 v1#otrf  
VnSCz" ?3  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 {Ea b j  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Q8$}@iA[  
Ky`qskvu  
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。 ;_XFo&@  
,Y@Gyx!4  
扩展阅读 L@rcK!s,lD  
av(6wht8  
扩展阅读 HRpte=`q  
 开始视频 JB\UKZXw  
-     光路图介绍 8%:Iv(UMk  
 该应用示例相关文件： [XN={  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 m%0p\Y-/  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 Q@=Q0