[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) q"O4}4`  
应用示例简述 M8HHyV[AmC  
1. 系统细节 J;AwC>N  
 光源 +#a_Y  
— 高斯激光束 f7_EqS=(  
 组件 6)_svtg  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 x%d\}%]  
— 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 ]> dCt<  
 探测器 o,yP9~8\  
— 视觉感知的仿真 SZ'2/#R>  
— 高帽，转换效率，信噪比 9C_Vb39::$  
 建模/设计 gJUawK  
— 场追迹： xYUC|c1Q9  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 >/5'0n_R  
Nxd<#p  
2. 系统说明 O h{>xg  
1U(P0$C  
$63_*9  
Pv3rDQ/Yt|  
3. 建模&设计结果 +i0j3.  
d=v{3*a_4,  
不同真实傅里叶透镜的结果： oFC]L1HN&  
|k ]{WCD]  
pDloew  
HJ]9e  
4. 总结 44p?x8(z*  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 [W#M(`}D  
}mx>3G{d  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 n |e=7?H8  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 2YV*U_\L  
<<5x"W(,  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 4[o/p8*/  
h.%)RW?  
应用示例详细内容 Y;dQLZCC  
(n+FEE<  
系统参数 6hX[5?}  
)] C"r_  
1. 该应用实例的内容 94CHxv  
s=BJ7iU_68  
zY^QZceq"  
|_GESpoHH  
RP1sQ6$
 
2. 仿真任务 \lBY4j+;  
![l`@NH[U  
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。 n&N>$c,T27  
qwomc28O  
3. 参数：准直输入光源 \]y /EOT  

zHu w[  
&hco3HfW  
I #8TY/XP  
4. 参数：SLM透射函数 4!k0  
-D&d1`N4  
Rxfhk,I  
5. 由理想系统到实际系统 j+6`nN7L  
l?Qbwv}  
%%h0 H[5*  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 A/A;'9  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 XKQ\Ts2<k  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 La9:qpj  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 H b}(.`  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 =_:Mx'7  
> %B7/l$
 
Y4j%K~lsY  
I/`\>Hk  
.wvgHi  
应用示例详细内容 r0L'
mf$  
k,0lA#>  
仿真&结果 ,\^RyHg  
W6Z3UJ-  
1. VirtualLab中SLM的仿真 1kdQh&~G  
S #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)。 L[aA4`  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 U0fr\kM  
 为优化计算加入一个旋转平面 4E 32DG*  
&(/QJ`*8  
|:b!e  
<<~sw
N  
2. 参数：双凸球面透镜 ^P~NE#p5  
Zg;%$ kSQ  
h'|J$  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 5q95.rw  
 由于对称形状，前后焦距一致。 Cj1nll8c  
 参数是对应波长532nm。 m&{%6  
 透镜材料N-BK7。 {O"N2W  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 Y'eE({)<K  
*DS>#x@3*i  
OkfnxknZ|  
w3E#v&"=Y  
7rSads  
yDmx)^En  
3. 结果：双凸球面透镜 #.W^7}H   
9~ rYLR(v  
6)j/"9oY  
 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。 v FWg0 $,  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 )FSa]1t;x  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 lSK<LytB  
i{2ny$55h  
||^+(  
j&w4yY  
(!"&c* <  
4. 参数：优化球面透镜 6H'W]T&  
rPXy(d1<`S  
J[{?Y'RUM  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 W`gzMx  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 6#upBF:  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 z( ^ r  
 透镜材料同样为N-BK7。 _,bDv`>Ra  
U])$#/ v  
&E0L 2gbI  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 cu )w6!f  
\Jm^XXgS  
9`Zwa_Tni  
\?~cJMN  
5. 结果：优化的球面透镜 (Y:?qy  
U
C..)9  
hzV= 7  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 qi=v}bp&  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 "[`/J?W  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 J e.%-7f  
Cu`ty] -'  
K(75)/  
tr@)zM GB  
6. 参数：非球面透镜 2P2/]-6s#r  
A40Q~X  
GFfZ TA  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 aK5O0`  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 s_4y^w]aX  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 J|.n bSE  
ePscSMx&  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 L.Tu7+M4  
Kw87 0n<  
:7[4wQDt4  
SI9PgC  
a2SXg A  
7. 结果：非球面透镜 ':#DROe!  
z2IKd'Wy  
++Fv )KY@  
 生成期望的高帽光束形状。 kj/v$m  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 =cWg39$(I  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 W_RN@O  
n#"N"6s  
mIah[~G  
O*udVE>  
5#BM  
8. 总结 4
gh` >  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 @~C C$Y$  
MwTouEGGgA  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 $5N\sdyZxg  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 X1FKcWv  
{VT**o  
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。 ;&`6b:ug  
%6cbHH  
扩展阅读 `9mc+  
T07 AH  
扩展阅读 DyM<aT  
 开始视频 0s.X  
-     光路图介绍 <K {|#ND#  
 该应用示例相关文件： )(-aw,iK  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 rbc7CPq_^  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 Ws;X;7tS