[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-><1  
应用示例简述 lmIphOUoIw  
1. 系统细节 n
p\
*r|U  
 光源 k!T-X2L=  
— 高斯激光束 mqBX1D`e2  
 组件 A9WOu*G1O  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 /VFQbJ+`  
— 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 qP+%ui5xR  
 探测器 ]vuxeu[cu,  
— 视觉感知的仿真 z
<s~`  
— 高帽，转换效率，信噪比 #4AqWyp#f  
 建模/设计 *CVI@:Q9  
— 场追迹： _QtW)\)5\  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ZSB;4 ?:h  
l xP!WP  
2. 系统说明 bv``PSb3  
- v=ndJ.  
@sRb1+nn  
CX7eCo  
3. 建模&设计结果 "Z"`X3,-z  
FC4hvO(/m  
不同真实傅里叶透镜的结果： dCWq~[[  
S,s") )A1  
.4!wp&  
orEb+  
4. 总结 vX*kvEG  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 $wcV~'fM  
G[ q<P  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 9x1
4I2  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 "9RW<+  
5(DnE?}vo  
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}FSUn\  
bR=TGL&  
应用示例详细内容 K&&YxX~3  
 P!/:yWd  
系统参数 rjHW  
602=qb  
1. 该应用实例的内容 AVp"<Uv  
E;r~8^9)  
UmCIjwk  
zENo2#{_N  
ra]\!;}L0  
2. 仿真任务 PR>%@-Vgj  
a]x\e{  
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。 7v(<<>  

."j*4  
3. 参数：准直输入光源 K st2.Yy  
peU1 t:k?  
n{E+r  
e pAC%a  
4. 参数：SLM透射函数 f q*V76F  
(PnrY~9  
HT
P~5J  
5. 由理想系统到实际系统 j2:A@a6  
\fC}l Ll  
q%FXox~b  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 BeM|1pe.  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ^^(4xHN  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 LYS[qLpf  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 1L.yh U\  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 7/Mhz{o;W  
}x
:nhy`  
zj'uKBDl  
 av!~B,  
,:3Di (  
应用示例详细内容 `L"{sW6S  
UyOoyyd.  
仿真&结果 6H!"oC&  
dRLvej,  
1. VirtualLab中SLM的仿真 }!Xj{Eoc  
yl~h `b4  
 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)。 u}KEH@yv  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 LwIX&\Ub  
 为优化计算加入一个旋转平面 -\fn\n  
Edav}z  
.Ue1}'v*,  
p"/B3  
2. 参数：双凸球面透镜 ^1+&)6s7V  
zI3Bb?4.  
qn@:A2ed  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 .cm$*>LW:x  
 由于对称形状，前后焦距一致。 V|bN<BYJ  
 参数是对应波长532nm。 0Bhf(5  
 透镜材料N-BK7。 TfqQh!Y  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 Kg;1%J>ee  
0~j0x#  
ZfN%JJ
Oz(  
Tg.}rNA4  
k-\RdX)E  
Zae$M0)  
3. 结果：双凸球面透镜 SiQszV.&  
[0mg\n?  
)k|_ CW~  
 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。 ~uz4  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 6'qC *r  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 y2,M9  
:*/`"M)'  
V3$Yr"rZ;  

Q{+&3KXH  
-:o4|&g<*  
4. 参数：优化球面透镜 k\a&4v  
`V[{,!l;X  
pe$l'ur
 
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 lZ9rB^!  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 BSB;0OM  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 J M,ndl  
 透镜材料同样为N-BK7。 /^<Uy3F[p  

[<M~6]  
7}e73  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 v5;V$EGD&  
qKg*/)sD(  
5u-jjUO  
? @Y'_f  
5. 结果：优化的球面透镜 X]OVc<F  
/ `Glf|  
<r'l5|er  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 8vLaSZ="[  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 P[E5e+A)  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 k*3F7']8  
]e+88eQ  
LJAqk2k  
:_FnQhzg  
6. 参数：非球面透镜 (/r l\I  
&6`h%;a/&  
IE|$mUabm  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 -6OgM}  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 *Jy'3o  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 wjm_bEi  
x$;I E  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 rVE!mi]%  
u2G{I?  
O:Ixy?b;Z  
pp#xN/V#a  
uwcm%N;I"  
7. 结果：非球面透镜
#Jo#[-r  
3S~Gi,  
$-}a<UFE;  
 生成期望的高帽光束形状。 <n)J~B^  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 [%a
lnY  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ,X05&'@Z  
U$fh ~w<[  
Ip0~  
s?8vs%(l  
+$-@8,F
>  
8. 总结 =skw@c^  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 *t JgQ[  
4Y)rgLFj  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 G98P<cyD  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。
"+g9}g  
XvU^DEfW  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 Y%FQ
]Q=+  
%8_bh8g-  
扩展阅读 8T7E.guYr  
5v f?E"\r  
扩展阅读 ,F,\bp}  
 开始视频 M?iU$qI  
-     光路图介绍 3 ?1qI'5  
 该应用示例相关文件： O]\6Pv@N  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 SM;*vkwz~  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 D`?=]Ysz(