[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) q}tLOVu1  
应用示例简述 pz@_%IUS  
1. 系统细节 [D?RL`ZF  
 光源 )5)S8~Oc  
— 高斯激光束 ~0t]`<y=  
 组件 Nm:nSqc  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 pvP|.sw5G  
— 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 x(5>f9bb  
 探测器 ~%k<N/B  
— 视觉感知的仿真 {Qg"1+hhM  
— 高帽，转换效率，信噪比 &T}~h^/t  
 建模/设计 7oh6G  
— 场追迹： Zz,E4+'Rm  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 q%"]}@a0  
'1|r+(q|2  
2. 系统说明 HpuHJ#l  
/)MzF6  
r2q
xi'  
^zO%O653  
3. 建模&设计结果 t!AHTtI  
PDzVXLpC  
不同真实傅里叶透镜的结果： u==bLl=$  
b,$H!V*  
[F*t2 -ta  
uRh`qnL  
4. 总结 ?o"wyF A*  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 g(>;Z@Y  
j$n[;\]n  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 FG38)/  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 TfDx> F$  
pZuYmMP  
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。 o2@8w[r  
|/Am\tk#13  
应用示例详细内容 |Xlc2?e  
S`5^H~
 
系统参数
>mgbs>  
~}z{RE($v  
1. 该应用实例的内容 "$;=8O5O  
^g$k4  
5Q^ L"&0  
c_)vWU  
Y]0
oF_ :7  
2. 仿真任务 S92'\2  
Jb#*QJ=  
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。 MP-A^QT  
M6jP>fbV*  
3. 参数：准直输入光源 cH.T6u_%  
_~d C>`K  
P)XkqOGpT9  
G0^WQQ4  
4. 参数：SLM透射函数 4~53%=+  

VTa?y  
@`t)ly#N  
5. 由理想系统到实际系统 FZ6.<wN  
eOt T*  
K8$Hg:Ky-/  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 xC9^x7%3O  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 8*;G\$+  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 6+_)(+c  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 (9CB&LZ(+E  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 U59uP 7n
 
2^Tj7@  
mR,p?[P  
IpXg2QbN  
;``*]tY$  
应用示例详细内容 4tz8^z[Kw  
=3?t%l;n  
仿真&结果 4NMv7[r  
HU-4k/I~  
1. VirtualLab中SLM的仿真 N{IY\/;\  
$NJ]2P9L  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 Ash"D~  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 /ZlW9|  
 为优化计算加入一个旋转平面 nchhNU  
C"PN3>x}j  
a5{CkM&,(  
_-H uO/  
2. 参数：双凸球面透镜 !T@>Ld:  
*r!1K!c  
S3PW[R@=  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 g><u(3  
 由于对称形状，前后焦距一致。 .r)WDR  
 参数是对应波长532nm。 +^{;o0kcx  
 透镜材料N-BK7。 7=N=J<]pl  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 &NZN_%  
Vj_(55WQ  
s<5q%5ix3  
k$y(H;XA  
Wznz  
x~!B.4gT2  
3. 结果：双凸球面透镜 S&}7jRH1  
8N4W}YBs  
C_dsYuQ5R  
 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。 @=h%;"  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 Yr-a8aSTE5  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ePa:_?(  
cEnkt=  
YN_#x  
6_=qpP-?  

QbP W_)N  
4. 参数：优化球面透镜 o<1
e-  
7)O?jc  
p/ pVMR  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 fc._*y#AS  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 TyD*m$`y  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 h#@l'Cye  
 透镜材料同样为N-BK7。 8 Mp2MZ*p  
,w; ~R4x  
iN8?~T}w  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ^_9 ^iL  
qe4hNFq  
OYzt>hdH  
iC?s`c0B  
5. 结果：优化的球面透镜 1>jG*tr  
e &^BPzg  
}X$vriW  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 fO[X<|9  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 h?j;*|o-  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 @k<RX'~q  
Y'i0=w6G  
R?qVFMQ  
Ziuf<X{  
6. 参数：非球面透镜 /_@S*=T5  
q~p,A>K  
sSd  
 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{)L@f  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 #bUWF|zfT  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 hE\,4c1  
I+D`\OSL  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 DBAJkBs  
IJ!]1fXy+  
&JAQ:([:  
`]\4yTd  
~'dnrhdme  
7. 结果：非球面透镜 E"!9WF(2t5  
BnvUPDT&  
pu=T pSZ  
 生成期望的高帽光束形状。 1B'i7  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 V[wEn9   
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 rtvuAFiH  
(6A>:_)  
K6KEdXM4  
vY *p][$  
B7nMyoj  
8. 总结 m}:";>?#  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 l<PGUm:_  
_Ta9rDSP]  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 fpM4q  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 !s.G$ JS<  
w
4'(Y,(`  
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。 '97)c7E  
V:6#IL  
扩展阅读 >r{3t{  
mvVVPf9  
扩展阅读 ^c< <I-o|  
 开始视频 \-GV8A2:k  
-     光路图介绍 .2Q`. o)  
 该应用示例相关文件： ,Ot3N\%yn  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 |4-c/@D.~  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 eG|e1t
K+