[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) H]"Z_n_  
应用示例简述 Mc~(S$FU$  
1. 系统细节 1]fqt[*)  
 光源 sL~TV([6/  
— 高斯激光束 d4[M{LSl  
 组件 m'r6.Hp3Ng  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 u q:>
g  
— 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 :74^?  
 探测器 w@nN3U+  
— 视觉感知的仿真 @8|-
C  
— 高帽，转换效率，信噪比 9Q^>.^~^  
 建模/设计 E92dSLhs5  
— 场追迹： g$?B!!qT  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 kxhvy,t  
ep3_G\m  
2. 系统说明 :Py/d6KK  
JE9|;A  
>6=yxCJ  
9/{+,RpC  
3. 建模&设计结果 er,R}v  
Sq UoXNw  
不同真实傅里叶透镜的结果： 4cr >sz  
{]]nQ  
_I&0HRi  
7zVaj"N(  
4. 总结 Bg"b,&/^u  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 =:1f 0QF  
Io5-[d  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 =YB3^Z  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 *r?g&Vw$m  
nC qUg_{D  
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。 g/mVd;#o  
37a"<  
应用示例详细内容 ^EjZ.#2l;  
\QBODJ1  
系统参数 HpSgGhL'J&  
ub{<m^|)  
1. 该应用实例的内容 c|:H/Y2n|  
7sC$hm]  
[O&2!x  
aa.EtKl  
6*S|$lo9B  
2. 仿真任务 x{Gb4=?l  
=KmjCz:  
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。 ;f^.7|
 
)j4]Y dJ  
3. 参数：准直输入光源 a_L&*%;  
'vhgR2/  
l-XiQ#-{  
n9050&_S  
4. 参数：SLM透射函数 E&#AX:  
{|^9y]VFu  
{Lk~O)E  
5. 由理想系统到实际系统 0 4x[@f`  
*["9;_KD  
.2C}8GGC'  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 245(ajxHC  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ,`^B!U3m   
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 Qa5<go{  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 cnnlEw/&  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 mF%>pj&b  
=mn)].Wg  
0X~   
%?<C ?.  
U!XC-RA3 _  
应用示例详细内容 g*N~r['dZ  
q^JJ5{36e  
仿真&结果 "e69aAA,  
ipQJn_:2  
1. VirtualLab中SLM的仿真 .LIEZ^@  
{<\nl#}5S  
 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)。 hW~,Uqy  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ]\v'1m"  
 为优化计算加入一个旋转平面 -=&
r}/&  
up=4B  
ZC_b`q<  
=V5<>5"M?  
2. 参数：双凸球面透镜 I')URk[  
2L[/.|  
38L8AJqD  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 7Wmk"gp  
 由于对称形状，前后焦距一致。 e-ljwCD  
 参数是对应波长532nm。 G
LB7h9>  
 透镜材料N-BK7。 Y1rU  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 mv/'H^"[_  
-w1U/o.  
pZ/x,b#.  
\;&j;"c,W  
*Y?rls`  
b
*',(J94  
3. 结果：双凸球面透镜 JX7_/P  
O"<D0xzF?  
_"&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。 |P$tLOrG  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 Uq<c+4)5  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 3Nd&*QSV  
vDV`!JU  
zy(sekX;  
i~
@e}=  
$iUK, ?  
4. 参数：优化球面透镜 "9!ln  
Wrf(
'  
%`F6>J  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 U; JZN  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 (@B gsY  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 #Q.A)5_  
 透镜材料同样为N-BK7。 D.kLx@Z  
KS!mzq-  
-K0>^2hh  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 J(ZYoJ  
8)s}>:}  
1.+0=M[h  
m=jxTZK  
5. 结果：优化的球面透镜 dZFf/BXU  
8~YhT]R=  
jAB~XaT,  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 12U1DEd>-  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 =Bcwd7+  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 #f0J.)M  
%D< =6suW  
>'iXwe-  
y2;uG2IS_g  
6. 参数：非球面透镜 X`/8fag  
}dQW-U  
%JeT,{  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 V|e
9G,z~A  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 =+%QfuK  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 X,y0J  
.|^L\L(!  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 X31[  
vnwS&;-k~  
48vKUAzx`  
u&z5)iU  
Aj((tMJNOw  
7. 结果：非球面透镜 lK;|ciq"c7  
\B/+.\  
fQ33J>  
 生成期望的高帽光束形状。 ad+@2-Y  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 %$}aWzQxll  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 aMKi`EW  
o9&1Ct  
}iZO0C  
>Vc;s!R  
_Cn[|E  
8. 总结 .`*h2  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 70hm9b-   
@px2/x  
 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,|2F9YH  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 @'>h P  
k|Mj|pqA  
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。 DdDwMq  
*gF8"0s  
扩展阅读 *{[jO&
&J  
5q4sxY9T  
扩展阅读 TK^9!3  
 开始视频 50h?#u6?  
-     光路图介绍 z0|%h?N  
 该应用示例相关文件： 3H"bivK
 
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 whFaL}2C  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 0}v_usP