[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) j.Uy>ol  
应用示例简述 j13-?fQ&  
1. 系统细节 X2Ak  
 光源 h7E?7nR  
— 高斯激光束 GqCBD-@4v.  
 组件 kQ\ $0=6N9  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 cN&Ebn  
— 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 3'.3RKV  
 探测器 rogy`mh\r2  
— 视觉感知的仿真 Lf%3-P  
— 高帽，转换效率，信噪比 @~hy'6/  
 建模/设计 $||WI}k3V  
— 场追迹： Y[7p
rjd  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ),N,!15j,  
q("XS  
2. 系统说明 xW)  
8+w*,R
y`  
_=I1  
PzKTEYJL  
3. 建模&设计结果 7(o`>7x*
 
m^L!_~  
不同真实傅里叶透镜的结果： )KFxtM-  
V6dq8Z"h  
p}pRf@(`\  
QTa\&v[f  
4. 总结 ?X|q   
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ri4z^1\  
O)&W0`VY  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 %|H]T]s  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 
>C_G~R  
^9,^BHlC0  
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。 @*vVc`;  
CJN~
p]\  
应用示例详细内容 o A2oX  
}6a}8EyFP  
系统参数 *ilh/Hd>  
n32"cFPpT  
1. 该应用实例的内容 &mtt,]6C_  
ShC$ue?Q  
>6Uc|D  
/Yi4j,8!|  
mTu>S  
2. 仿真任务 i;{lY1  
0e0)1;t\  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 :8OT  
}h Wv
p  
3. 参数：准直输入光源 grE(8M  
toGd;2rl  
2R,} j@  
f$:Y'$Z1  
4. 参数：SLM透射函数 Y)/|C7~W  
e bpt/q[  
I]d-WTd  
5. 由理想系统到实际系统 9l~D}5e7  
 b}NNkM  
( gg )?  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 g|uyQhsg  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。  mhrF9&s  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 B /uaRi%  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 BhDg\oxZ  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 &G_#=t&  
U%bm{oVn  
tgG 8pL  
&1<[@:;  
s i2@k  
应用示例详细内容 + Fo^NT  
roc DO8f  
仿真&结果 hO[_ _j8  
'|=
Pw  
1. VirtualLab中SLM的仿真 4o M~  
AJ6l#j-  
 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)。 rM.Pc?Z
 
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 nZnqXclzxn  
 为优化计算加入一个旋转平面 .?s jr4   
BA1H)%  
G@Z%[YN
w  
:@jctH~  
2. 参数：双凸球面透镜 7~+Fec`Ut*  
?&9=f\/P  
G7CkP  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 tf7HhOCYX  
 由于对称形状，前后焦距一致。 OWrQKd  
 参数是对应波长532nm。 -V;Y4,:c  
 透镜材料N-BK7。 .9e5@@VR  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 eik_w(xPT  
,gZp/yJ;  
wipl5O@L  
!%M,x~H  
Kkovp^G  
&'i_A%V  
3. 结果：双凸球面透镜 v`
QDms,{  
zAM9%W2v_  
AJ>E\DK0]  
 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。 >}F$6
KM  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 9;%$  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 0cKsGDm  
m-4#s  
&iw,||#  
TYD( 6N  
X@[5nyILf  
4. 参数：优化球面透镜 \^,J
h|T  
y "+'4:_  
kJ"rRsK  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 1@{ov!YB]  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 7r?,wM  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 $!. [
R}  
 透镜材料同样为N-BK7。 ^A&{g.0  
Xh}q/H<  
2~hdJ/  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 &Qda|  
C ibfuR  
_+P*XY5  
%8I^
&~E1  
5. 结果：优化的球面透镜 3HXeBW  
MVzj7~+  
[r>hKZU2  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 zUJXA:L9  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 "Cxj_V@\  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 ?;](;n#lU  
T_2'=7  
!NNPg?Y  
0^Ldw)C"  
6. 参数：非球面透镜 EwG+' nlE  
XsJ`x  
4w%hvJ  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 \mu'
;[gLd  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 (9( xJ)  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 XOqHzft h6  
0y<9JvN$9  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 |%8t.
Z  
@A8y!<  
An(gHi;1$  
FEhBhv|m  
o7+<sL  
7. 结果：非球面透镜 2&'uO'K  
,e$RvFB  
*{5}m(5F  
 生成期望的高帽光束形状。 +e>G V61  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 yD3vq}U!  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 M6cybEk`  
PC@HNto{  
=>Ae]mi7  
pvt/{  
W'k&DKhTqF  
8. 总结 b*|?7  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 (AA@sN  
9VaSCB  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 #|769=1  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 p({|=+bl  
24InwR|^  
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。 r{yIF~k@  

 ]igCV  
扩展阅读  gHUW1E  
^+~$eg&js  
扩展阅读 yT3K 2A  
 开始视频 M[b~5L+S  
-     光路图介绍 nC/T$ #G  
 该应用示例相关文件： ~:!&}e5  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 9|>y[i  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 6"?#s/fk