[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) fQ.S ,lMe  
应用示例简述 a3:45[SO4e  
1. 系统细节 #PC*l\ )  
 光源 EKw)\T1  
— 高斯激光束 kE+fdr\ T  
 组件 DHhty qm  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 Jp8,s%  
— 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 +wHa)A0MW  
 探测器 F}F{/  
— 视觉感知的仿真 
:vS/Lzk  
— 高帽，转换效率，信噪比 ]A+t@/k  
 建模/设计 lA6{TH.x  
— 场追迹： |Ul4n@+2  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ::GW  
9N2.:<so  
2. 系统说明 vUL@i'0&o  
7)>L#(N  
JvCy&xrE;  
23+JuXC6>  
3. 建模&设计结果 tmeg=U7  
D4@(_6^  
不同真实傅里叶透镜的结果： 1xsJz^%V  
LF(S"Of  
"cOBEhn%l  
KZ=5"a  
4. 总结 W=#jtU`:5  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 r'|ei,  
az}zoFl  
 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(KV5c  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 x6\^dVR}  
zQGj,EAM}  
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。 ZXbq5p_  
'7@Dw;   
应用示例详细内容 ]r#NjP  
IG%x(\V-e  
系统参数 &u) qw}  
jC-`u-_'j  
1. 该应用实例的内容 SM<qb0
 
nAsc^Yh  
f?@M"p@T  
-O@/S9]S)  
'81Rwp  
2. 仿真任务 d%!yFix;<  
f8f|'v|  
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。 JvJ)}d$,&  
@ L/i  
3. 参数：准直输入光源 rdX;  
:19s=0  
cvpZF5mL]U  
0h('@Hb.K#  
4. 参数：SLM透射函数 \ov]Rn  
IJ{VCzi  
bvJ*REPL?  
5. 由理想系统到实际系统 Xi=4S[.4  
y}W*P#BDO  
I wu^@  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 9q
^7%b,  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 :mdoGb$dr  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 (+
TL ]9P  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 On@p5YRwW  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 Ds8x9v)^  
GlT/JZ9  
JgldC[|7  
d%1Vby  
7z8   
应用示例详细内容 woU3W
S0  
gdqED}v  
仿真&结果 NE@P8pQ>  
^687U,+  
1. VirtualLab中SLM的仿真 iz`ys.Fu  
l-'\E6grdH  
 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)。 ]mi)x63^  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 7{[i)  
 为优化计算加入一个旋转平面 <yKyM#4X  
ZZ].h2=K  
%bhFl,tL  
W6yz/{Rf  
2. 参数：双凸球面透镜 v;" pc)i  
cdfnM%`>\  
B=i%Z_r]w  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 rT{2  
 由于对称形状，前后焦距一致。 TyaK_XW  
 参数是对应波长532nm。 dQAo~]B  
 透镜材料N-BK7。 &([yI>%  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 Q,\S3>1n  
PE+{<[n  
~rbJtz  
sO&eV68 [  
jTok1k  
i#Fe`Z ~J  
3. 结果：双凸球面透镜 RSF@Oo{  
#Xun>0  

`J
l_'P}  
 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。 JjQTD-^  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ]8XIw`:f  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 Q".p5(<  
^}hSs
E  
Eqt>_n8  
Ns[.guWu-  
?)"v~vs  
4. 参数：优化球面透镜 `b[@GGv  
;:ocU?  
']vMOGG  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 9!vimu)  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 Um I,
?p  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 g7]g0*gxXW  
 透镜材料同样为N-BK7。 q%Lw#f  
"I45=nf  
> ,P,{"  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 x@<!#d+  
)$E'2|Gm/  
?B:],aztf  
lJBZ0  
5. 结果：优化的球面透镜 ]\J(  
4{ exv  
unkA%x{W;  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 ;+VHi%5Z  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 <h1J+  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 4ak} "Z  
7e@Bkq0)  
V4x6,*)e  
\&%y4=y<sE  
6. 参数：非球面透镜 3- 4jSN\  
5~SBZYI  
l)91v"vJ  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 (I(k$g[>  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ~=pyA#VVJ"  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 R~XNF/QMl  
iMs(Ywak]  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 wHhIa3_v  
/)xQ# yfX  
Ya,(J0l  
l`RFi)u~&  
BjbpR
Q,  
7. 结果：非球面透镜 M9sB2Ips<  
~Uaz;<"j0  
ZfIeq<8_  
 生成期望的高帽光束形状。 0'tm.,  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 #Xd#Ncj  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 &pLCN[a  
,DWC=:@X  
08E,U  
5[>N[}Ck>  
1"HSM=p  
8. 总结 3ocRq %%K  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 aOo;~u2-=  
vpqMKyy  
 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`U%n  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 9IG3zMf  
>{kPa|  
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。 ~m@w p  
O(f&0h
!  
扩展阅读 g4>1> .s  
p`LPO  
扩展阅读 pNR69/wGi  
 开始视频 &T/}
|3S  
-     光路图介绍 "J6aU  
 该应用示例相关文件： ZE>!]#,  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 )v?-[ oR  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 2T#>66^@q