[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) p,Qr9p3y  
应用示例简述 w:#yu  
1. 系统细节 "VRcR  
 光源 F/IXqj  
— 高斯激光束 :]v%6i.  
 组件 bb`GV  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 P=OHiG\z  
— 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 3Gubq4r  
 探测器 ?<
STt 9  
— 视觉感知的仿真 ba^B$$?Bo  
— 高帽，转换效率，信噪比 ?~Fk_#jz,@  
 建模/设计 w$MFCJ:p&  
— 场追迹： N.vt5WP  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 O KVIl  
n,q+EZd  
2. 系统说明 ,]+P#eXgE  
*NHBwXg+  
c=p`5sN)  
B2w\  
3. 建模&设计结果 .&:y+Oww~  
ViIt'WX  
不同真实傅里叶透镜的结果： XkLl(uyh  
/Uth#s:  
;jS2bc:8a  
4wk-f7I(  
4. 总结 nk|j(D  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 v]SHude{  
4=!SG4~o  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 mN
Hd  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 #-*7<wN   
Z]kk.@P  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 ^PA >t$  
~b;l08 <  
应用示例详细内容 golr,+LSo  
:ZG^`H/X1d  
系统参数 acr@erk  
`2`Nu:r^  
1. 该应用实例的内容 8fA9yQ8  
|:yQOq|  
yZkHBG4  
G%0G$3W"  
F[m"eEX  
2. 仿真任务 m| 8%%E}d  
tTrUVuZ
 
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。 uX_A4ht*  
bU'{U0lM  
3. 参数：准直输入光源 +bK[3KG4F5  
]=ar&1}J  
$mFsf)1]]?  
R7aS{8nn  
4. 参数：SLM透射函数 Q|eRek  
2}`Q9?  
 FkJa+ZA  
5. 由理想系统到实际系统 86d*  
T8Sgu6:*R  
xR+=F1y  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 Y6
8`B"3  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ,Yhy7w  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 *UVjN_na5  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 {m5tgVi&  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 Ycb<'M*jE  
 |u8hxa  
QrDrdA  
lh
`inAt)"  
(?-5p;  
应用示例详细内容 m'1NZV%#  
YN4P >d  
仿真&结果 r$ue1bH}|  

F=   
1. VirtualLab中SLM的仿真 .UbmU^y|  
z.23i^Q  
 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)。 [:$j<}UmB  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 @Zd+XWFw  
 为优化计算加入一个旋转平面 L
]0+u\(  
k1>%wR  
ZTd_EY0q  
;}K1c+m!5V  
2. 参数：双凸球面透镜 )<
4o"R:*  
)Y~q6D K  
sAk~`(:4!  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 0<{/T*AU:  
 由于对称形状，前后焦距一致。 c}vy9m$B_  
 参数是对应波长532nm。 [.<nt:  
 透镜材料N-BK7。 L
Yh5f#  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 5`oor86  
f&`v-kiAn=  
m'k`p5[=h  
D]y6*Ha  
ml=1R>#'  
{z@vSQ=)=P  
3. 结果：双凸球面透镜 "+nURdicO  
DJ}xD&G  
B>X+eK  
 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。 7u5B/M!  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 a-!"m

  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 3Un/-4uL  
N_pJE?  
Q
k-y0  
=q xcM+OX1  
jn}6yXB  
4. 参数：优化球面透镜 u6r-{[W}  
WtRy~5A2  
R<UjhCvx.  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 #s yP=  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 $Uewv +  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ^* DKF  
 透镜材料同样为N-BK7。 r456M-~  
H50nR$$<*Y  
*c3o&-ke9  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 uDoSe^0  
\17)=W  
#='#`5_5  
LoCxoAg  
5. 结果：优化的球面透镜 .FMF0r>l  
A(s/
Nz>  
]iNSa{G  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 ?1412Tq5  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 dO8Z {
wfs  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 qob!!A14p  
f Fz8m  
~~fL`"  
4@W.{|2~  
6. 参数：非球面透镜 *l9Y]hinq  
0y ;gi3W  
<_Lo3WGwc  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 j68Gz5;j  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 Ux<h` s  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 1%:A9%O)t  
dW5z0VuB$/  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 7yj2we  
hg&AQk  
r\1*N.O3|O  
VuR BJ2D  
jGWLYI=V2  
7. 结果：非球面透镜 S:j0&*  
Af%?WZlOq  
Jzj~uz  
 生成期望的高帽光束形状。 0CR;t`M@  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 u`~{:V  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 kO#`m]  
:tgTYIF  
{+EPE2X=C  
[4t KJ+v  
-$q/7,os  
8. 总结 4s8E:I=K  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 *l^'v9  
qw/{o:ce]  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 *X #e  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 [:'n+D=T3M  
MocH>^,  
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。 NZuFxJ-`  
m0"\3@kB  
扩展阅读 -(.7/G'Vk>  
d/&|%Z r  
扩展阅读 <&2,G5XA  
 开始视频 ar|[D7Xrq\  
-     光路图介绍 )'~FDw\6  
 该应用示例相关文件： Y zS*p~|  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 p#d UL9  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 O| ]Ped9