[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) 0):uF_t<  
应用示例简述 _b0S  
1. 系统细节 <Spr6U9p7  
 光源 NWJcFj_  
— 高斯激光束 .'5
'0lR5  
 组件 wX)efLmyhY  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 Ql~#((K  
— 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 PyC;f8n'(  
 探测器 W>Mse[6`c  
— 视觉感知的仿真 wTTTrk  
— 高帽，转换效率，信噪比 F2bm+0vOJ  
 建模/设计 +R "AA_A?  
— 场追迹： r7Nu>[r5  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 "JzfL(yt  
7szls71/=  
2. 系统说明 >oft :7p  
[as-3&5S  
/rIm7FW)  
]`zjRRd  
3. 建模&设计结果 <Gr9^C  
.-.q3ib  
不同真实傅里叶透镜的结果： $zC6(C(l  
: cFF  
\R86;9ov  
+jq 2pFQ  
4. 总结 ,^.S0;D,Z  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 _&W0e}4  
iD%qy/I/  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 '1CD- Bu  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 GhqgRzX  
4)c+t"h  
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。 C
xJfrI_W  
iY0,WT}&n  
应用示例详细内容 R'G'&H{N  
C0\%QXu  
系统参数 |yLk5e~@-  
gWFL  
1. 该应用实例的内容 rW:iBq  
uDILjOT  


"w*@R8v  
.=Pm>o/,  
/"(b.&  
2. 仿真任务 R `;o!B}[  
(JevHdI*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。 dKU5;  
>4Iv[ D1  
3. 参数：准直输入光源 iH[E= 6*  
-{!&/;Z  
dO+kPC  
PPN q:,  
4. 参数：SLM透射函数
G-2EQ.  
[FB&4>V/  
N%O
[  
5. 由理想系统到实际系统 Y.E?;iS
  
3nwz<P  
BpH|/7  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 {U(Bfe^a,  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 u-lrTa""z  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 wjuGq.qIu  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 GL/ KB  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 GXO4x|08F  
6%>/og\%  
b 1cd&e  
HH7[tGF  
yP x\ltG3  
应用示例详细内容 pXssh  
MM7"a?y)  
仿真&结果
H]BAW*}  
w.tW=z5  
1. VirtualLab中SLM的仿真 Pow|:Lau!  
7O:"~L  
 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)。 +hpSxdAz4  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ~+<<bzY  
 为优化计算加入一个旋转平面 THJ 3-Ug  
INOH{`}Ew  
&%6NQWW  
Bn{)|&;  
2. 参数：双凸球面透镜 rrAqI$6  
D
0  
#aa1<-&H  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 MZ)T0|S_  
 由于对称形状，前后焦距一致。 O5O.><RP  
 参数是对应波长532nm。 691G15  
 透镜材料N-BK7。 .`Sw,XL5  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 V+46R ]  
A9t8`|1"%H  
.W$ sxVXB  
o,J^ e_  
0F1u W>D1  
G&jZ\IV  
3. 结果：双凸球面透镜 B.}cB'|  
zLL)VFCJW  
]Ym=+lgi  
 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。 Z&A0hI4d  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 5:$Xtq  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 `&H04x"Y$>  
a/b92*&k  
]9s\_A9  
u7[pLtOwN  
nW11wtiO.  
4. 参数：优化球面透镜 e]+7DE  
0TmZ*?3!4  
L$SMfx  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 '^DUq?E4  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 *.o"ZVl  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 T~h.=5  
 透镜材料同样为N-BK7。 (V!0'9c  
p=vV4C:  
K>$qun?5  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 {U^j&E  
Wa<-AZn
h  
HJ",Sle  
e:BDQU  
5. 结果：优化的球面透镜 u3ST;  
H~eGgm;p  
9
4y9W#  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 ]=|P<F  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 e+{BJN vz  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 .'&V#D0  
}qL~KA{&  
m2Q$+p@  
WU7cF81$  
6. 参数：非球面透镜 Td&d,;  
kf'=%]9#_T  
(Igu:=  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 `|,Bm|~:  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 AX K95eS  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 i(Vm!Y82  
5#2jq<D  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 2qjyFTT  
uRpBeH]Z"  
'gCZ'edM  
` jyKCm.$#  
bOb Nc  
7. 结果：非球面透镜 ?aFZOc4   
; [FLT:$  
($'V&x8T  
 生成期望的高帽光束形状。 8gAu7\p}  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 %mu>-hac  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 >uHb ^  
B$j' /e-Zk  
QvJZkGX  
iu|v9+  
2LC w*eT{)  
8. 总结 OT@yPG  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Mt=R*M}D0  
x;(g  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 6bUl>4  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 kP?_kMOx  
fbV@=(y?  
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。 }/"4|U  
x)5LT}p  
扩展阅读 7f r>ZY^  
7"a4/e;^  
扩展阅读 =ajLa/m'  
 开始视频 |T y=7d,  
-     光路图介绍 =Epq%,4nG  
 该应用示例相关文件： 59Nd}wPO;  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 a'A s
 
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 U!Mf]3