[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) SpMHq_MLM  
应用示例简述 p@3 <{kLm  
1. 系统细节 ,[
u.5vC  
 光源 #&Zj6en}M]  
— 高斯激光束 ei @$_w*TH  
 组件 +L pMNnl6  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 /<\do 1  
— 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 gFxaUrZA  
 探测器 Cp]q>lM"  
— 视觉感知的仿真 T*#<p;  
— 高帽，转换效率，信噪比 O/ZyWT  
 建模/设计 `o%Ua0x2  
— 场追迹： fn.}LeeS>  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 t.]e8=dE  
;h4w<OqcM  
2. 系统说明 4K!@9+Mz  
*KPNWY9!W  
`%.x0~ih  
0*:4@go0}i  
3. 建模&设计结果 = $6pL  
gal.<SVW  
不同真实傅里叶透镜的结果： $B@K  
}#E~XlX^  
z
g{  
A"T*uv|  
4. 总结 #po}Y  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 s ]Db<f  
5x}OrfDU  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ^qPS&G  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ea!Znld]  
6M@m`c  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 #}zL?s^G  
d<v)ovQJ]  
应用示例详细内容 E"b"VB  
/ Hexv#3  
系统参数 67dp)X  
3
o^oq  
1. 该应用实例的内容 sme!!+Rd  
OEs!H]v  
TYgn X  
Z#|IMmT;*=  
8}Su7v1  
2. 仿真任务 u9)<i]2  
b+mh9q'5E  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 Qrt> vOUE7  
hG.~[#[&6  
3. 参数：准直输入光源 <@:LONe<  
I)F3sS45}  
;PhX[y^*  
`xd{0EvF  
4. 参数：SLM透射函数 JheF}/Bx  
H He~OxWg  
6WX+p3Kv  
5. 由理想系统到实际系统 #[ hJm'G  
9oJ=:E~CP  
*dm?,~f%<  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 "6fTZ<  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 '}T6e1#JV  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 _J`q\N K  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 q=h~zjQ?R  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 C~a-R#  
xt"GO b  
QH_I<Y:n  
c`h/x>fa  
(@1*-4
l  
应用示例详细内容 l/w<R  
I!sB$=n  
仿真&结果 xYCX}bksh  
Xm}~u?$3  
1. VirtualLab中SLM的仿真 f6Io|CZWJ  
T'nQj<dBt:  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 ce\ F~8y  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ghd*EXrF H  
 为优化计算加入一个旋转平面 
V_"K  
|KxFi
H  
h_Cac@F0  
^UAL5}CQt  
2. 参数：双凸球面透镜 Qc
DWVM'v  
O[[#\BL  
yPqZ ,  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 .OC{,f+  
 由于对称形状，前后焦距一致。 #]!0$z|Z  
 参数是对应波长532nm。 &18CCp\3)c  
 透镜材料N-BK7。 XABI2Ex  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 -6KGQc}U  
Q}MS $[y  
dT9!gNvQ  
?E?dg#yk  
Qpc+1{BQ  
G.} 3hd0  
3. 结果：双凸球面透镜 `9   
d= -/'_'  
6KD  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 e)~7pXYV)  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 t<6`?\Gk  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 [fU2$(mT+  
RqIic\aD  
yjbqby7  
\HB4ikl  
|*im$[g=-  
4. 参数：优化球面透镜 ^p0BeSRiy;  
/ ` 7p'i  
TB gD"i-  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 Dm1;mRS+  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 +Zx+DW cq  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 iG1vy'J#o  
 透镜材料同样为N-BK7。 0~\Dd0W/:`  
_tg&_P+kV  
?[\(i)]  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 &r6VF/  
s|U?{Byb!  
1CiK&fQ'  
(N U*PQY6  
5. 结果：优化的球面透镜 $^Dx4:k<2  
c8sY#I  
8}0W_CU,  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 {iqH 27\E  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 ;2vHdN  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 vnXa4\Vdy  
aZYa<28?L%  
38dXfl  
%p}_4+[;  
6. 参数：非球面透镜 r[zxb0YA  
\d0R&vFHQ  
$up.<qzj  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 h$p]#]uMb  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 xD;5z`A3  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 32=Gq5pOc  
TE4{W4I  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 9}FWO&LiB  
~O~c^fLH(B  
2B7X~t>8a  
]k%Yz@*S  
_yyQ^M/  
7. 结果：非球面透镜 2;G^>BP<  
nJ#uz:(w,  
hbh
h m  
 生成期望的高帽光束形状。 8?4j-  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 &,xN$  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 5Cd>p<  
Vh:%e24Z  
4!<8Dd  
c~(+#a  
@X_x?N  
8. 总结 Dx =ms^oN5  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 g*b`V{/Vw  
1Fn+nDnO6  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 BhkJ>4#  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 w4 <FC$  
Ql>DS~a  
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。 sn&y;Vc[$  
"#2z 'J  
扩展阅读 zg&<HJO  
o+SD(KVn-  
扩展阅读 sB ]~=vUP  
 开始视频 Crmxsw.W^Y  
-     光路图介绍 {[Po
LOCI  
 该应用示例相关文件： imAsE;:  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 QF(.fq8, U  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 @@7<L