[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) dxd}:L~z  
应用示例简述 `ybZE+S.  
1. 系统细节 j9,X.?Xvx  
 光源 kxO$Uk&TX  
— 高斯激光束 Z
zE&?  
 组件 T&h|sa(  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 :1s1wY3Y  
— 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 ZWFH5#=  
 探测器 B[*i}k%i  
— 视觉感知的仿真 ,rN7X<s54  
— 高帽，转换效率，信噪比 %GIla*  
 建模/设计 Z`f _e?  
— 场追迹： k82'gJ;MC=  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 E^qKkl  
+I')>6  
2. 系统说明 C/cyqxVl}  
;S%wPXj&  
$51#xe  
E6US  
3. 建模&设计结果 
t2E_y6  
m:H )b{  
不同真实傅里叶透镜的结果： z C``G<TB  
D/)xe:  
[m"X*ZF  
isN"7y|r:X  
4. 总结 IQ|~d08}  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 b1^MX).vH  
@tP,l$O&  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 'J\%JAR@  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 abF_i#  
qv<VKJTi6]  
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。 Gh< r_O~L3  
#8(@a Y  
应用示例详细内容 1wq6E  
-@QLE}~k[  
系统参数 OU[Sm7B  
+Y\#'KrA  
1. 该应用实例的内容 ,JjTzO  
ClEtw  
}b{N[  
cBAA32wf  
6Y=$7%z  
2. 仿真任务 2qEy"DKu  
ZA# jw 8F  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 6dNo!$C^  
_LS=O@s^  
3. 参数：准直输入光源 d) > if<o  
68D.Li  
2#rF/!`^  
VMNih
x0FJ  
4. 参数：SLM透射函数 7N:,F9V<  
7y60-6r  
wvgX5P>  
5. 由理想系统到实际系统 )UxF lp;\  
ul:jn]S*  
;Z8
K3p  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 !]"T`^5,Y  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 -Z#A}h  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 t[X'OK0W%3  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 Dl7#h,GTc<  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 toP7b  
z7GLpTa  
u6D>^qF}@'  

Q2+e`  
-f'z_&KI  
应用示例详细内容 ('>!dXA$  
p{88v3b6  
仿真&结果 3vMfms  
Y(-+>>j_  
1. VirtualLab中SLM的仿真 'Yj/M  
$cYh X^YG.  
 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)。 ;ASlsUE\)  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 O8M;q!)y  
 为优化计算加入一个旋转平面 =i `o+H  
d^,u"Z9P  
j{nL33T%  
[]'BrG)!  
2. 参数：双凸球面透镜 |J8c|h<  
&6!x;RB  
tNq~M  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 2o6%P}C  
 由于对称形状，前后焦距一致。 rFGbp8(2  
 参数是对应波长532nm。 XC~
|{d  
 透镜材料N-BK7。 &,bJ]J)8O  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 KecRjon~  
;Q\Duj  
3>-^/  
c!j$-Ovm  
V:yia^1  
}+,;wj~  
3. 结果：双凸球面透镜 CGPPo;RjK  
eAPGy-  
'(~+ \  
 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。 JZ9w!)U
 
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。
8I`>tY  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 EW|bs#l  
 >.0
B%  
F!'y47QD  
y&UcTE2;%(  
Q.@9"&)t  
4. 参数：优化球面透镜 RYy_Ppn96f  
/0@'8f\I  
j$,:cN  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 G-~+FnUC  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 T5Yu+>3  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 j0>Q:hn  
 透镜材料同样为N-BK7。 Nxp7/Nn3  
~4<xTP\*  
P|l62!m<  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 2ntL7F<ow  
:H@Q`g u  
nd
}[X[ay  
"@#^/m)  
5. 结果：优化的球面透镜 7'LKyy !"3  
">@]{e*  
i^f*Em1  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 k+t?EZ6L  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 W9+H/T7!  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 'S;INs2|->  
\QGh@AQp"  
3rBSwgRl  
EyO=M~nsS  
6. 参数：非球面透镜 5<^$9('  
~=67#&(R  
 ltK\)L  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 HRn Q*  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 K&3,J
7&&  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ~4fUaMT  
#ueWU  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 f#f<Ii  
1DLAf
sLlj  
'"qTmo!  
])`w_y(>  
z@Pv~"  
7. 结果：非球面透镜 M#Kke
9%2  
lJb1{\|.,  
@cRR  
 生成期望的高帽光束形状。 v#c'p^T  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 {%Cb0Zh  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 zZp0g^;.?  
79`OB##  
B>C+qj@  
JbX"K< nQ  
-Y>,\VEK  
8. 总结 xP/?E  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 IyK^` y  
*@)0TL(03  
 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!_.LX  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 [`J91=  
F\0>/  
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!+rO~  
 ddK\q!0  
扩展阅读 1V ,Mk#_  
J,(@1R]KF:  
扩展阅读 03
pD<  
 开始视频 N> 7sG(!'"  
-     光路图介绍 x%_VzqR`  
 该应用示例相关文件： 0{Uc/  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 $/p0DY  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 |#(KP