[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) C+{l7QT$t  
应用示例简述 uj|BQ`k  
1. 系统细节 ] asBd"  
 光源 pV(lhDNoQ  
— 高斯激光束 Xm
1[V&  
 组件 @}s$]i$|-  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 |3hY6aty  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 !@A#=(4R4  
 探测器 Y+~g\z-]c  
— 视觉感知的仿真 T]T;$  
— 高帽，转换效率，信噪比 c+dg_*^  
 建模/设计 b;GD/UI  
— 场追迹： ,#]t$mzbQ(  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 AVw%w&|%  
,8MLoZ_  
2. 系统说明 \5)htL1F  
BxK^?b[E8  
sZ&G%o  

fyWO  
3. 建模&设计结果 up'  
q2rUbU_A(  
不同真实傅里叶透镜的结果： L,,*gK  
l8h&|RY[  
TBrGA E  
hsKmnH@#  
4. 总结 `Y=WMNy  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 qT:zEt5  
JRMM?y  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 'R<&d}@P*#  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 z*$q8Z&7rg  
Q7X3X,  
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。 SLfFqc+n0  
E\nv~Y?SG  
应用示例详细内容 {nT^tAha  
\dQx+f&t  
系统参数 &k7;DO  
CSPKP#,B0[  
1. 该应用实例的内容 6 15s5ZA  

OS|>t./U  
YW@#91.  
A5'NGt  
r7]zQIE  
2. 仿真任务 vIl+#9L0  
 7R#+Le)  
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。 dC\ZjZZ  
9+s.w25R  
3. 参数：准直输入光源 D?yG+%&9  
hI?sOR!  
)}vNOE?X~  
jn >d*9u  
4. 参数：SLM透射函数 -x8nQ%X  
:0)3K7Q  
{U<xdG  
5. 由理想系统到实际系统 zk*c)
s  
/2EHv.e`  
vx_o(wof  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 (/-hu[:  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 *KY=\ %D  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 $N:Vo(*  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 Y{v(p7pl  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 9Y>8=#.c  
DrnJ;Hi"  
mC?i}+4>4R  
N>(g?A; Z+  
5zFR7/p{  
应用示例详细内容 ZCKka0*
 
b"!Q2S~  
仿真&结果 *BuUHjTv  
\Y6WSj?E  
1. VirtualLab中SLM的仿真 c|F[.;cR  
p~noM/*2r  
 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)。 63`{.yZ*z  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 o?1;<gs  
 为优化计算加入一个旋转平面 M?&h~V1OI~  
2C{H$ A,pW  
X#3et'  
?bM_q_5  
2. 参数：双凸球面透镜 x+f2GA$  
/%_OW@ ?  
qd"_Wu6aF=  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 dq[Mj5eC  
 由于对称形状，前后焦距一致。 =@k%&* Y?  
 参数是对应波长532nm。 AU-n&uX  
 透镜材料N-BK7。 b'6-dU%  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 8-y{a.,u.  
7jnIv];i  
x.8TRMk^  
E0`Lg c  
Z2im@c67{  
cUTE$/#s  
3. 结果：双凸球面透镜 rx(2
yf  
T\w?$ s  
1x
,[6H  
 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。 /mp*>sNr6  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 \(t@1]&jw  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 DW)2 m;  
Gmf B  
6mKjau{r_  
dCj,b$  
`--TP  
4. 参数：优化球面透镜 K&8dA0i2u2  
3O7!`Nm@  
_`64gS}^  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 }Tf9S<xpq3  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 wdUBg*X8  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 QWMdn  
 透镜材料同样为N-BK7。 [s&$l G!  
t|~YEQ  
+3KEzo1=)  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 0P\$2lk  
detwa}h[0  
B'^:'uG  
6xD#?  
5. 结果：优化的球面透镜 O(+phRwJ  
D@!=d@V.  
r\AyN= y  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 gUeuUj  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 J!:SPQ  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 1KjU ] r
2  
rk)##)  
,=l7:n  
Z!U)I-x&  
6. 参数：非球面透镜 >3c@x  
@:KJYm[  
B/` !K  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 It{;SKeo  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 jg?x&'u\)  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 2 !'A:;  
wC5ee:u C%  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Y5F]:gs@  
{'U Rz[g  
$z+8<?YD  
+|tC'gCnV  
@-+Q# Zz`  
7. 结果：非球面透镜 A<W6=5h  
D$T%\ P  
n_'s=]~  
 生成期望的高帽光束形状。 NMA}Q$o s  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 YfRkwKjy(  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 C:H
oq(  
wQRZ"ri,  
%rxO_  
sqW* pi  

r3>i+i42  
8. 总结 vsa92c@T  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 F+@5C:<?  
'3?\K3S4i  
 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 c0b=  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 !%c'$f/  
Ox@sI:CT  
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。 3\X
bmq8}  
\|K;-pL  
扩展阅读 "I QlVi  
nB!&Zq  
扩展阅读 xKFn.qFr  
 开始视频 &9Xhl''  
-     光路图介绍 1|ra&(=)  
 该应用示例相关文件： u?+Kkk
k  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 sq;s]@~  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 /IsS;0K%L