[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) gv5*!eI  
应用示例简述 /dnCwFXf  
1. 系统细节 7gRgOzWfV  
 光源 -*.-9B~u  
— 高斯激光束 86nN"!{l:  
 组件 HaIM#R32T  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 nS>8bub30  
— 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 JU&+c6>  
 探测器 m.,U:>  
— 视觉感知的仿真 0Won9P  
— 高帽，转换效率，信噪比 w3$   
 建模/设计 6AocmR0D'  
— 场追迹： aMTu-hA  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ^j7azn  
7`u$  
2. 系统说明 irjP>3_e  
R##~*>#  
j&k6O1_  
JchSMc.9  
3. 建模&设计结果 ~K@'+5Pc  
F:aILx  
不同真实傅里叶透镜的结果： Q|@4bzi)  
z?35=%~w   
d^`?ed\1  
+@r*}  
4. 总结 -lv)tHs<  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 p)+k=b  
/&4U6a  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 c*~]zR>s!  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 zl`h~}I  
vx4+QQYP  
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。 }u1O#L}F5  
&4_qF^9J  
应用示例详细内容 \QB;Ja
_  
0iJue&  
系统参数 vhhC> 7  
o6p98Dpg   
1. 该应用实例的内容 ]LM-@G+Jz  
G$sA`<<  
}1rm  
bcupo:N  
)5 R=Z<  
2. 仿真任务 p'om-  
aFLO{tr`  
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。 QPq7R  
AoyX\iqQ  
3. 参数：准直输入光源 $cZUM}@  
//aF5:Y#  
VJS8)oI~  
4!wR_@W^El  
4. 参数：SLM透射函数 ."Y e\>k  
{`w;39$+  
@/1w4'M  
5. 由理想系统到实际系统 >+[&3u  
FJd]D[h  
Km^&<3ch#  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ,`aq+K  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ^urDoB:  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 CoA6  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 `[n("7,  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 d \35a4l  
)K2HK&t:  
^7Fh{q4IE  
x)_0OR2lkp  
95
V@X ^Ee  
应用示例详细内容 7>~5jYP  
[0D Et  
仿真&结果 YtWJXkB  
nb>7UN.9  
1. VirtualLab中SLM的仿真 9WR6!.y#f  
b2FO$Os  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 +j4"!:N}B  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 yR\btx|e5~  
 为优化计算加入一个旋转平面 >&U,co$>  
NrJKbk^4u/  
B9J&=6`)  
T|6a("RL  
2. 参数：双凸球面透镜 %?Ev|:i`@  
H_QsNf  
%x} O1yV  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 Q0ON9gqqv  
 由于对称形状，前后焦距一致。 #KiRfx4G  
 参数是对应波长532nm。 0xXC^jx:  
 透镜材料N-BK7。 L{`JRu  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 \(vY%DL1:  
f-71~  
C;vtY[}<  
}:~x7|~s:  
,11H.E Z  
:]1TGfS  
3. 结果：双凸球面透镜 ,xxR\}  
:EA\)@^$R  
_zwUE  
 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。 (/j); oSK  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 +o51x'Ld*  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 Ht4;5?/y  
|x-S&-  
qhz]Wm P   
G"XVn~]  
 ({=gw9f  
4. 参数：优化球面透镜 bAm(8nT7w  
}B.H|*uO  
yu/`h5&*  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 Zc`BiLzrIG  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 [ra_ 2R  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 w:<W.7y?0  
 透镜材料同样为N-BK7。 ,5*eX  
v3jg~"!  
\<)9?M
:  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 PuZf/um  
<N9[?g)  
7[}xP#Z  
IDG}Z
lG  
5. 结果：优化的球面透镜 4sT88lG4n  

;hjwD  
oczN5YSt  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 :65~[$2  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 ynhmMy%  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 #hsx#x||  
%GS(:]{n  
ML>[^F  
={xE!"  
6. 参数：非球面透镜 rq/I` :  
 #c66)  
[a wjio  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 &Ob!4+v/GP  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 8{X"h#  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 j_
.5r&w  
c>)Yt^q&K  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Aw5HF34J  
M%kO7>h8  
G8Y<1%`<  
p$3sME$L  
6'Worj  
7. 结果：非球面透镜 +P`*kj-P\  
rMhB9zB1  
Evjj"h&0J  
 生成期望的高帽光束形状。 \hEN4V[  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 J\M>33zu  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 #a8B/-  
4s*ZS}] o  
~,B5Hc 2  
3 C<L  
5X:*/FuS@  
8. 总结 G%W8S \  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 j?x>_#tIY  
T, )__h  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 v63"^%LX  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 1NgCw\  
2 Cv4=S  
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。 &-B^~M*??  
]X ?7ZI^  
扩展阅读 zIu E9l  
2vWx)Drb6  
扩展阅读 zM(vr"U
 
 开始视频 !~rY1T~  
-     光路图介绍 ~U@;gLoD  
 该应用示例相关文件： %~E ?Z!_W  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 :6Lx@  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 '
DL`Ee\