[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) x,Z:12H0  
应用示例简述 zcOG[-  
1. 系统细节 ~j[mME}  
 光源 &H/3@A3  
— 高斯激光束 rTzXRMv@o  
 组件 D 4<,YBvV  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 -SF50.[  
— 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 ]u47]L#  
 探测器 w_*$wVl
 
— 视觉感知的仿真 wUH:l  
— 高帽，转换效率，信噪比 ;-VXp80J  
 建模/设计 6 -IThC  
— 场追迹： 6c*QBzNL  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 /J!~0~F  
b$Q#Fv&P  
2. 系统说明 9PG3cCr?  
}i52MI1-XP  
!_?#f|  
e/zz.cd){  
3. 建模&设计结果 (S8hr,%n  
&?^"m\K4J*  
不同真实傅里叶透镜的结果： Yq%r\[%*  
6JD~G\$  
}8Nr.gY  
e|4U2\&3y  
4. 总结 ,yTT,)@<  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 9n;6;K#  
?zK\!r{  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Bs\&'=l  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 m 3Do+!M[  
\;0UP+  
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,,S<=L:  
8[x{]l[  
应用示例详细内容 89ab?H}/  
Mc6v  
系统参数 i*e'eZ;
)  
bl[2VM7P  
1. 该应用实例的内容 ^`fqK4<  
CUx[LZR7m  
@|fT%Rwho<  
4]no#lVRJ  
AizLzR$OG  
2. 仿真任务 [N0"mE<  
 dQI6.$?  
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。 zRgl`zREr  
du&9mOrr  
3. 参数：准直输入光源 3e1^r_YI  
GE}>{x=^x  
[q~3$mjQ  
gNSsT])  
4. 参数：SLM透射函数 -qpe;=g&f  
#{zF~/Qq  
`}#n
#C)  
5. 由理想系统到实际系统 VTn6@z_ x  
*u!l"0'\  
4GexYDk'#  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 PF:'
dv  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 kI,O9z7A7  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 3H`ES_JL  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 ) -@Dh6F  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 Z"E2ZSa0  
h`:B8+k  
9Qn*frdY,  
x%55:8{  
?A~a}bFZ  
应用示例详细内容 dwVo"_Yr  
"*N]Y^6/A  
仿真&结果 43N=OFU  
nOK1Wc%/'  
1. VirtualLab中SLM的仿真 k];fQ7}m<0  
p&ZLd
`[  
 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)。 F*=}}H/  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 92Rm{n
 
 为优化计算加入一个旋转平面 #XeabcOQ  
2Y%E.){  
Hf9F:yH  
z}2  
2. 参数：双凸球面透镜 D>K=D"  
qIk(ei  
[wcp2g3Px  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 p~dj-w  
 由于对称形状，前后焦距一致。 $rH}2  
 参数是对应波长532nm。 =p&uQ6.i+  
 透镜材料N-BK7。 HQV#8G#B  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 Yn8aTg[J  
^'$P[  
%^bN^Sq -  
>{#QS"J#  
2UEjn>2  
<Y^)/ s  
3. 结果：双凸球面透镜 @T~~aQFk  
}?[a>.]u  
en29<#8TO  
 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。 d.p%jVO)"  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 lVS.XQ2<  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 .<.#g+  
"K#zY~>L  
wE#z)2?`\  
)
OV2CP  
a/U4pSug  
4. 参数：优化球面透镜 S0tPnwco[~  
nf

S.0\z  
SHN'$f0Mb  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 ;%PI  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 "sUmke-#  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 u-HBmL  
 透镜材料同样为N-BK7。 N@\`DO  
1IWP~G  
m]'P3^<{P  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 '~[JV>5  
w7yz4_:x^  
$'Qv {  
xRm~a-rp  
5. 结果：优化的球面透镜 a fUOIM  
F+?g0w['  
4_h?E:sBb  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 `r*bG=  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 "[\),7&03  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 OLyl.#J  
v)rQ4 wD:  
"j?\Ze*  
_:VIlg U  
6. 参数：非球面透镜 0-Vx!(  
RV_+-m{]  
D'oy% 1Q}  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 Y]H,rO  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ]xN)>A2  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 !s(s^  
Un\ T} c  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 b1-'q^M  
zfm#yDf  
x^/453Lk  
aX|LEZ;D>  
(zIIC"~5  
7. 结果：非球面透镜 B"2#}HM  
5DnX8t+d  
Bngvm9k3  
 生成期望的高帽光束形状。 4>t=r\"4  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 vs(x;zpJ  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 Rge\8H/z  
287)\FU;3  
\* SEj&9  
KN"<f:u  
>2dF^cDE-3  
8. 总结 70yM]C^  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Kp%:\s,lO  
)P #
MUC  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 v}BXH4&Y  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 C vWt  
s)j3+@:#  
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'22R6  
T{zz3@2?  
扩展阅读 b0 y*}  
A!^gF~5  
扩展阅读 s.XLC43Rs  
 开始视频 @V qI+5TA  
-     光路图介绍 +~eybm;  
 该应用示例相关文件： 29r(Y  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 >0.a#-u^  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 V25u_R`{