[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) ^>vO5Ho.  
应用示例简述 5W:Gl?$S}  
1. 系统细节 7Dx .;  
 光源 c!(~BH3p  
— 高斯激光束 Js^r]=\F'  
 组件 F_M~!]<na  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 EkgN6S`}  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 c-3YSrY  
 探测器 fDm}J  
— 视觉感知的仿真 Fm[?@Z&wP  
— 高帽，转换效率，信噪比 x/jN&;"/  
 建模/设计 y!{/'{?P  
— 场追迹： 61eKGcjs:  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 |Z^c#R  
MCWG*~f  
2. 系统说明 E6wST@r  
oRJP5Y5na  
nF!_q;+Vp  
iw]BQjK  
3. 建模&设计结果 t73Z3M  
qeO6}A"^|  
不同真实傅里叶透镜的结果： XKPt[$ab  
efAahH  
?\p
%Mx?  
DGuUI}|)  
4. 总结 *mhw5Z=!  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 
%[bO\,  
H|Fqc=qp  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 o!_
; H}pq  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ,;ruH^  
$v}8lBCr3  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 v.^ 'x  
)b2E/G@X&  
应用示例详细内容 h'q0eqYeu)  
+nyN+X34B  
系统参数 .gsu_
N_v  
NVh>Q>B$_  
1. 该应用实例的内容 &/#Tk>:  
YHv,Z|.w  
O}iKPY8K  
aKU8" 5  
w0%ex#lkm  
2. 仿真任务 8_,wOkk_B  
WMRgf~TY=2  
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。 Ty`=U>K|  
SE-, 1p  
3. 参数：准直输入光源 R\=\6("  
;%.k}R%O@  
v@1Jhns  
Y%cA2V\#m  
4. 参数：SLM透射函数 #UnO~IE.m$  
<y/AEY1  
lSv;wwEg  
5. 由理想系统到实际系统 TZ_'nB~  
3\~fe/z'I  
>!.lr9(l  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 Pb&+(j  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 l]=$<  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 1ORi]`  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 Y-k~ 7{7  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 Yzx0[_'u  
}n8;A;axi  
$ aBSr1  
xJ5!`#=  
k$- q;VI  
应用示例详细内容 q)y8Bv|  
]Y! Vyn  
仿真&结果 -\v8i.w0  
$ !=:ES  
1. VirtualLab中SLM的仿真 !9OgA  
-{mq\GvGn  
 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~c>jm8.  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ?E@[~qq_  
 为优化计算加入一个旋转平面 IcA~f@  
<OB~60h"  
kfECC&"  
ay[*b_f  
2. 参数：双凸球面透镜 j"8N)la  
Q(7l<z  
.q}k  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 _@76eZd  
 由于对称形状，前后焦距一致。 yBKlp08J  
 参数是对应波长532nm。 X.|0E87  
 透镜材料N-BK7。 54%}JA][  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 C>ZeG Vq  
Dw,f~D$+ic  
3Re\ T  
*?Y6qalSy  
(P8oXb+%  
s50ln&2  
3. 结果：双凸球面透镜 %Ski5q  
R0'EoX  
DcHMiiVM  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 Df^S77&c!  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 L;`t%1  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 Y?cw9uYB  
c-d}E!C:  
:_ox8xS4  
v(~m!8!TI  
X3yr6J[ ^  
4. 参数：优化球面透镜 c2/HY8ttRD  
Y2EN!{YU  
%\0 Y1!Hw  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 K-3 _4As  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 _(foJRr  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 CgC wM=!r  
 透镜材料同样为N-BK7。 (i8t^  
6*7&X#gG  
FQ%mNowuj  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 \ 714Pyy  
:F&WlU$L  
'S"F=)*-  
Hik[pVK@  
5. 结果：优化的球面透镜 \BL9}5y  
%L3]l  
q]x@q  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 / <p HDY  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 3nO|A:
t  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 }kpkHq"`f  
zlfm})+G  
fvDwg  
7nmo p7  
6. 参数：非球面透镜 i(WWF#N5  
#^Y,,GA  
Zu,f&smb  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 #_d%hr~d  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 Nu'rn*Y_  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 o0 Ae*Y0  
Gsb]e  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 7u zN/LAF  
$IHa]
9 {  
Ev%\YI!MaY  
V+^\SiM  
5M*p1^ >  
7. 结果：非球面透镜 {T.VB~C  
CVm*Q[5s"  
 Dg@6o  
 生成期望的高帽光束形状。 ,0~=9dR  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 7P  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 `)'YU^s  
0^+W"O  
FEkx&9]  
*d=pK*g  
MStaP;|  
8. 总结 9I,Trk@&  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 /O9z-!Jz  
#r\uh\Cy  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 &:rf80`z.  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Af;$}P  
.m .v$(  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 j:0z/gHp$  
^W^%PJD|  
扩展阅读 V[~/sc )  
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cx~j  
扩展阅读 &a V`u?'e  
 开始视频 r'&VH]m  
-     光路图介绍 'Ag?#vB  
 该应用示例相关文件： L9T|*?||  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 V[#jrwhA  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 9Z}-%Z[,)