[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) !+UU[uM  
应用示例简述 $&25hvK,  
1. 系统细节 MQc<AfW3/  
 光源 y ;/T.W9!  
— 高斯激光束 0Cg}yyOz  
 组件 `p!&>,lrk  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 N>TmaUk  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 hqXp>.W  
 探测器 x/fhlf}a}=  
— 视觉感知的仿真 jj,CBNo(  
— 高帽，转换效率，信噪比 =l)D$l  
 建模/设计 -(dtAo6  
— 场追迹： f:9bq}vH  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 c;X%Ar  
58SqB  
2. 系统说明 u1}/SlCp  
$#z-b@s=B  
(jyT9'*wAT  
bIWSNNV0F  
3. 建模&设计结果 OXxgnn>W'  
E"O6N.}.  
不同真实傅里叶透镜的结果： zb]e{$q2C  
UF&B7r  
&%UZ"CcA  
1^ijKn@6  
4. 总结 !+k);;.+  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 xA'RO-a}h  
8aqH;|fG}  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 :[:*kbWN-  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 lC=-1*WH  
]')  
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。 D03QisH=  
B:>>D/O  
应用示例详细内容 s||c#+j"8  

mz2v2ma  
系统参数 O:]e4r,'  
yMz dM&a!*  
1. 该应用实例的内容 [t6Y,yo&h4  
oO3X>y{gN  
p)qM{`]G\  
h ^.jK2I  
HdR TdV  
2. 仿真任务 N!//m?}  
hcqg94R#_  
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。 /u&7!>,  
hz+O.k],?  
3. 参数：准直输入光源 vn+~P9SHQ  
[ KDNKK  
cCuK?3V4K  
wpI"kk_@@  
4. 参数：SLM透射函数 YfstE3BV  
m;JB=MZ=m  
U
L.YDU)  
5. 由理想系统到实际系统 JA$RY  
T8BewO=}  
kxLWk%V  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 FN<Sagj  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 VBtdx`9  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 C)mR~Ey  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 `< 82"cAT{  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 sE])EwZ  
O'{g{  
d}2(G2z^  
(j-_iOQ]i+  
eUKl(  
应用示例详细内容 6 u1|pX8  
r+usMF<'  
仿真&结果 Mt*V-`+\  
9DmFa5E
 
1. VirtualLab中SLM的仿真 ]m :Y|,:6  
'A,)PZL9i  
 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)。 
$q##Tys  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 HF<h-gX  
 为优化计算加入一个旋转平面 e0M'\'J  
y q!{\@-  
!-m 'diE  
25;(`Td5  
2. 参数：双凸球面透镜 FY)US>  
N<O<wtXIj  
cEIs9;  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 k+zskfo  
 由于对称形状，前后焦距一致。 X2E=2tXl`7  
 参数是对应波长532nm。 K@vU_x0Sl  
 透镜材料N-BK7。 2%/+r  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 f#\Nz>tOhE  
3i#'osq  
4>Y*owa4  
zJ_y"bt  
E"7[|-`e6  
hOYP~OR  
3. 结果：双凸球面透镜 ovZ!}  
{mB!mbr  
lV9  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 vwzElZ{C:v  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 &YBZuq2?  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ;?y~ h$  
PU4-}!K  
P5W58WxT'  
]
!uId#OH  
TUARYJ6=  
4. 参数：优化球面透镜 (o^?i2)g  
2|&SG3e+(I  
"8Lv  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 pwRCfR)"X  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 JL[!8NyU  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 Hp*N
%  
 透镜材料同样为N-BK7。 nG-DtG^z  
k\r^GB  
e|q~t {=9S  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 K'y|_XsBB)  
8~F?%!X  
TiR00#b  
j_h0hm]  
5. 结果：优化的球面透镜 TuC  
tns4e\  
czsnPmNEI  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 &UNQ4-s  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 ?
g:sAR'  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 HQnc`2  
9ji`.&#  
Z@bSkO<Y  
;0`IFtz  
6. 参数：非球面透镜 y#
= j{  
fYW9Zbov-  
@1i<=r  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 JIsi  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 FF;Fo}no-  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 _h
6c[*  
cI&XsnY  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 F3tIJz>3  
<+<Nsza  
{vT9I4d8  
>WLHw!I!6  
y.-Kqa~  
7. 结果：非球面透镜 FNw]DJ]  
S~R[*Gk_uT  
5#y_EpL"  
 生成期望的高帽光束形状。 =\mJ5v"hA  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 $R+rB;=a
!  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ?6HnN0A)  
Dy:r)\KX  
qlnA7cK!  
$/$Hi U`.  
:^-\KE`3  
8. 总结 4dm0:, G
 
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 y0p\Gu;3j  
)[u'LgVN/L  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 FlUO3rc|  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Y/?z8g'p  
dn:\V?9  
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。 c|Z6p{)V  
p=^6V"'  
扩展阅读 i52JY&N  
Z>l<.T"t'  
扩展阅读 L$rr:^J  
 开始视频 .&`apQD}  
-     光路图介绍 Vol}wc  
 该应用示例相关文件： :DeJnE  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 bAy\Sr #/  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真  Pa?{}A