[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) 96vj)ql  
应用示例简述  AGh~8[  
1. 系统细节 CHPL>'NJzc  
 光源 bHO7*E  
— 高斯激光束 hX0RET  
 组件 OfD@\;L  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 *GCA6X  
— 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 V)2"l"Kt  
 探测器 B1y<.1k  
— 视觉感知的仿真 K{|w 43>D  
— 高帽，转换效率，信噪比 HMF8;,<_w?  
 建模/设计 Xf6fH O  
— 场追迹： >-VWm A  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 JR/W9i  
2y^U
k,g  
2. 系统说明 $=\d1%_R|  
W7%p^;ZQ$  
:[L{KFQU  
fG<Dhz@  
3. 建模&设计结果 xy2\'kS`G  
Dz,uS nnm  
不同真实傅里叶透镜的结果：  W|lH  
SrSG{/{  
\.5F](:  
:}^Rs9 '  
4. 总结 b([:,T7  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 T0g0jr{  
ot^q}fRX  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 <BZ_ (H  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ]GcV0&|  
&xgZFSq  
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。 bi+9R-=&  
Cm^Ylp  
应用示例详细内容 Xc{ZN1 4n  
>Q&CgGpW$  
系统参数 9p5= _  
wc"9A~  
1. 该应用实例的内容 `q^(SM  
 64SW  
Ys-^7 y_  
V>6QPA^  
D2{L=  
2. 仿真任务 g-XKP  
i)=m7i  
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。 K6-6
{vt  
'gYg~=  
3. 参数：准直输入光源 L"4]Tm>zq  
5~QhX22  
>8%M*-=p  
TM)u?t+[  
4. 参数：SLM透射函数 ]}.0el{  
Cb4_ ?OR0  
00"CC  
5. 由理想系统到实际系统 b(/j\NWC  
7aV$YuL)X~  
}4Zkf<#7$  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 \Fq1^ 8qa  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 l(#1mY5!q8  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 B4IBuS  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 iM"asEU  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 GKCM|Y  
;ed#+$Na  
w\Iqzpikr  
t-x[:i  
},&h[\N{6  
应用示例详细内容 RJ@\W=aZ  
s"q=2i  
仿真&结果 Z/gsCYS3F  
fa4=h;>a+  
1. VirtualLab中SLM的仿真 qIz}$%!A  
X{`1:c'x  
 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)。 P8<hvMF  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 f9a$$nb3`  
 为优化计算加入一个旋转平面 W+K.r?G<j  
<1K7@Tu  
h D.)M  

1 =^  
2. 参数：双凸球面透镜 /
9Z!p  
NZ+7p{&AN  
NCn`}QP  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 >nK%^T  
 由于对称形状，前后焦距一致。 Y[@0qc3UO  
 参数是对应波长532nm。 #jm@N7OZ  
 透镜材料N-BK7。 |g!`\@O  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 eIJ[0c b}  
ioWo ]  

modC6d%  
or!!s 5[d  
rI>LjHP  
ke\[wa_!6b  
3. 结果：双凸球面透镜 7E\g &R.  
4gb'7'  
AuXs B  
 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。 (0R2T"/  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ?!y"OrHg  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 )b0];&hw]  
BPewc9RxV  
IJ_ m  
F,&)X>:l  
<h@]Ri  
4. 参数：优化球面透镜 vY_eDJ~'  
-?z\5z  
R5ZIC4p  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 ;{gT=,KQ`  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ,56;4)cv  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 zSXA=   
 透镜材料同样为N-BK7。 )N
Iv "Q  
ke]Yfwk  
Cfv]VQQE  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 |vz9Hs$@l  
AG>\aV"b  
X}W)3v  
O:YJ%;w  
5. 结果：优化的球面透镜 +GeWg` \=  
h/?6=D{  
&a6,ln:P  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 ?4[NNL  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 T?rH ,$:  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 w.^yP7:  
OaaH$B  
`tVy_/3(9  
QNpuTZn#Q  
6. 参数：非球面透镜 d.AC%&W  
#U"1 9@|}  
I_>`hTiR  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 n[Co
S  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ]r959+\$  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 x.UaQ |F  
F0.zi>5  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 oY.\)eJ~>  
H=<LutnZ  
) rpq+~b  
^Xs]C|=W  
%b?uW]j:  
7. 结果：非球面透镜 K<RqBecB  
B;W(iI  
8,*3zVk-  
 生成期望的高帽光束形状。 6bL~6-h%)  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 $^h?:L:1n  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ti2  
=/}X$,@2  
mb{q(WEPP  
WcEt%mGQ,  
~kb{K;  
8. 总结 {7X~!e|w  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。  }_%P6  
Qxq-Mpx{  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 i/$SN-5}1  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 J-XTN"
O  
G~!C=l  
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。 @i1q]0  
-nR\,+N  
扩展阅读 lT,+bU  
BY( eV!  
扩展阅读 *eGM7o*\X  
 开始视频 KB[QZ`"%!  
-     光路图介绍 0>@[o8  
 该应用示例相关文件： GY-M.|%  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 2w4MJ,Uw  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 &t3Jv{