[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) 6z5?9I4[  
应用示例简述 (y?`|=G-xT  
1. 系统细节 |EFbT>  
 光源 cC$E"m  
— 高斯激光束 F"a31`L>H  
 组件 ~GjM:*  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 9]|G-cyt  
— 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 AAK}t6  
 探测器 t8B==%  
— 视觉感知的仿真  gX]'RBTb  
— 高帽，转换效率，信噪比 l_ycB%2e^  
 建模/设计 'Inqa;TQz  
— 场追迹： 7;NvR4P%  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 L)_L#]Yy  
w]Ci%W(  
2. 系统说明 ]dHV^!  
D?P1\<A~  
zqb3<WP"  
-;t]e6[  
3. 建模&设计结果 d<v)ovQJ]  
XLFo
"f  
不同真实傅里叶透镜的结果： u/4|Akui  
67dp)X  
3
o^oq  
sme!!+Rd  
4. 总结 0& ?/TSC  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ~f]I0FK  
mYqRN1%  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 &^
JY
 
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 n*i1QC  
=]F15:%Zq  
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。 T\o!^|8
 
F anA~  
应用示例详细内容

JS!  
{;ur~KE  
系统参数 ( O/+.qb  
){XG%nC  
1. 该应用实例的内容 `K\(I#z  
IQCIc@5  
|.[4$C  
7I<];j  
)qx,>PL  
2. 仿真任务 b7? 2Pu  
s1NRUV2E  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 cdfvc0  
z'ZGN{L  
3. 参数：准直输入光源 cakb.Q  
\i$WXW]|  
3re|=_ Hy  
jaImO  
4. 参数：SLM透射函数 C/x<_VJzN/  
JOJ?.H&su  
edD"jq)J  
5. 由理想系统到实际系统 6v}WdK  
QGV~Y+  
5KFd/9  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 b_T?jCyW  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 GS4 HYF  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 = A;B-_c  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 QBiLH]qa  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 G6L /Ny3>_  
53cW`F  
 R)?zL;,x  
 ?[G!6  
'Nbae-pf  
应用示例详细内容 1Q ^YaHzuW  
PME ?{%&  
仿真&结果 P7i G,i  
` 'y[
i  
1. VirtualLab中SLM的仿真 r*!sA5  
RuHMD"  
 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)。 +\a`:QET  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 xW;-=Q  
 为优化计算加入一个旋转平面 F!;0eS"xp  
~rX2oLw{&  
-Vi"hSsUP  
/U#{6zeM[,  
2. 参数：双凸球面透镜 d8? }69:h  
,Si23S\  
{D jz']  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 o(I[_oUy\  
 由于对称形状，前后焦距一致。 @P^8?!i+  
 参数是对应波长532nm。 nsJN)Pt  
 透镜材料N-BK7。 ;hOrLy&O  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 `"<} B"s  
6NV- &0 _  
|?!Ew# w  
FN&.PdRT  
nKJJ7 RL  
G2%%$7Jj  
3. 结果：双凸球面透镜 @i9T),@  
Jk)^6  
j6~#_t[  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 VR/>V7*7@  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 Gv!* Qk4  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 KbY5 qou  
i`^`^Ka  
h
Y.zwotH  
#`C;@#xr  
J@y1L]:  
4. 参数：优化球面透镜 T6|zT}cb  
!TRJsL8  
Uu9\;f  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 V=}b>Jo2j  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 `um#}ify#  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 PF-7AIxs"  
 透镜材料同样为N-BK7。 /!kKL$j  
fmvX;0O  
pC2r{-  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 &WIiw$@  
Z~tOR{q  
ldo7}<s  
H[guJ)4#@  
5. 结果：优化的球面透镜 A+T!DnVof  
N9D<wAK##)  
f~u]fpkz  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 Yw=Ve 0  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 kmM1)- v  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 m9UI3fBX  
*]fBd<(8  
Bl-nS{9"  
adh=Kp e!w  
6. 参数：非球面透镜 VpJ/M(UD-  
3u7N/OQ(  
_](vt,|L  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 Efb>ZQ  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 rS>JzbWa  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 \
cdNyVY  
)eNR4nF  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 y88FT#hR|5  
^o]ZDc  
T^8t<S@`  
aE6I|6W
?  
T=}(S4n#BX  
7. 结果：非球面透镜 zR/d:P
?  
<jT6|2'  
R74kt36M  
 生成期望的高帽光束形状。 ^ad p<?q4  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 2H_|Attoi  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 :04sB]H  
+qe!KPk2  
ja}_u}:  
A1:<-TF6^p  
D0tmNV@  
8. 总结 ]lzt"[  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 U(DK~#}  
&'4id[$9  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 rl9YB %P  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ]S4kWq{Y  
A^2VH$j]+  
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。 n'{cU(  
[!4p5;  
扩展阅读 /c~z(wv  
S,m)yh.  
扩展阅读 1`N q K  
 开始视频 ppj
d.  
-     光路图介绍 Zf |%t  
 该应用示例相关文件： f( 5c  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 Yjv}@i"  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 {wRsV=*