[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) 2w fkXS=~6  
应用示例简述 _%#Uh#7P$  
1. 系统细节 }zqo<o  
 光源 v#e*RI2}  
— 高斯激光束 uPE Ab2u="  
 组件 |(CgX6 l3  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 V Ds0+RC  
— 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 .o]9 HbIk5  
 探测器 Y*IKPnPot2  
— 视觉感知的仿真 n3j_=(  
— 高帽，转换效率，信噪比 (LJ7xoJ^  
 建模/设计 ?Ezy0>j  
— 场追迹： 8U}+9  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 rV} 5&N*c  
oTrit_@3  
2. 系统说明 D !{e  
CeM%?fr5  
}pGjc_:']  
5rmQ:8_5   
3. 建模&设计结果 r! [Qpb-:  
l dp$jrNLr  
不同真实傅里叶透镜的结果： =woP~+  
/F6"uZSt4  
;aD?BD__Z  
mF UsTb]f  
4. 总结 f4&;l|R0a  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ?FwHqyFVlQ  
`g4N]<@z  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 %e)?Mem  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Ya(3Z_f+VZ  
eu":\ks  
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。 <":83RCS  
hT`&Xb  
应用示例详细内容 fxmY,{{  
DiGHo~f  
系统参数 1Zi` \N4T  
V]m}xZ'?^  
1. 该应用实例的内容 p.b#RY  
ei"c|/pO  
@(+\*]?^&  
e/#6qCE  
72_+ b  
2. 仿真任务 $yq76  
d1D=R8P_u  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 ZkO2*;  
ovdaK"q2  
3. 参数：准直输入光源 R%q:].  
 dvz6  
06Q9X!xD  
UZmo?&y  
4. 参数：SLM透射函数 m)?0;9bt  
?$uEN_1O\@  
=#[t!-@  
5. 由理想系统到实际系统 S%B56|'  
B-$zioZ  
b5I 8jPj4c  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 qk>SM|{  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 U<>@)0~7g!  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 R3.w")6  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 :UAcS^n7h"  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 {d]B+'  
2J%L%6z8~  
2v;&`04V<  
c5:0`~5Fn  
l!W!Gz0to  
应用示例详细内容 _MuzD&^qE  
UEt78eN  
仿真&结果 H8B2{]HAt  
B&<5VjZ\  
1. VirtualLab中SLM的仿真 ^:mKTiA-  
3gD <!WI  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 w=: c7Y+  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 EwgNd Gcj  
 为优化计算加入一个旋转平面 P}(c0/  
Z;BEUtR c  
)EQI>1_  
VUP. \Vry  
2. 参数：双凸球面透镜 ?^MH:o  
qFLt/ >  
nh80"Ny5  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 x]?V*Jz  
 由于对称形状，前后焦距一致。 -3wid1SOm  
 参数是对应波长532nm。 q8.Z7ux  
 透镜材料N-BK7。 tFX<"cAvK  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 "u&7Y:)^wr  
x\yr~$}(J  
%cDDu$9;  
+2}Ar<elP  
:#_k`{WG  
cxvO,8NiB  
3. 结果：双凸球面透镜 Pgq(yPC  
l@u  "iGw  
O8N1gf;t  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 m=/HUt3(&0  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 oHp"\Z
&  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 0;,Y_61  
}H saJ=1U  
a?4Asn  
c,ct=m.|6A  
zV;NRf) 9.  
4. 参数：优化球面透镜 e6qIC*C!  
yd'cLZd<}  
-]Mk} z$  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 /R?*i@rvf  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 pU,\ &3N  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 $P#+Y,r~\  
 透镜材料同样为N-BK7。 \$t{K  
9$VdYw7D  
'%:E4oI  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 xdY'i0fh  
=,i?8Fuz  
PJe\PGh  
eI|~neh  
5. 结果：优化的球面透镜 cXN0D\%`  
'd;aAG  
V\FlKC  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 i=M[$   
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 3/& |Z<f  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 z~v-8aw  
|Xd&aQ  
;eO Ye3;c  
Q&%gpa).W  
6. 参数：非球面透镜 RC8-6s& ln  
%?qzP'  
]^{5`  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 KVViTpZ  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 4"{g{8  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 (4`Tf*5hHa  
?V_v=X%w  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 >SYOtzg%  
I<xcVY9L  
KpS=oFX{}  
ZX{eggXl  
A,= R`m  
7. 结果：非球面透镜 rfZg  
*]kE3  
|Q?$n3-f"  
 生成期望的高帽光束形状。 mt e3k=17  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 cmah
a%3d  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 n iB<h  
ZC^?ng  
S=~+e{  
o5Knot)Oy  
(.{."  
8. 总结 #}Ays#wA>?  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 a{?>F&vnU  
6jl{^dI  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Q-U,1b  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 3z8zZ1uzU  
F1
`mq2^@  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 =aehhs>  
lWf(!=0m  
扩展阅读 *y>|  
6skd>v UU  
扩展阅读 !yV)EJ:$  
 开始视频 ~$Z_#,|i?  
-     光路图介绍 y
G>sBc  
 该应用示例相关文件： X<1ymb3  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 Vr&v:8:wb  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 I&x69