[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) O:a$ U:  
应用示例简述 0OMyE9jJJ  
1. 系统细节 (;T;?v`-  
 光源 1*x4T%RF$  
— 高斯激光束 CW=-@W7  
 组件 Xklp6{VH9  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 j1>77C3  
— 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 | ~G;M*q  
 探测器 1*r{%6  
— 视觉感知的仿真 .6E7 R  
— 高帽，转换效率，信噪比 Ac.z6]p  
 建模/设计 ^tuJM:  
— 场追迹： cQv*lvG9>  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 =fHt|}.K  
$XI5fa4Tt  
2. 系统说明 \Rp)n=|  
yg2~qa:dZ  
@ec QVk  
m`
9)DsR N  
3. 建模&设计结果 |l ~BdP  
.#h]_%  
不同真实傅里叶透镜的结果： 2+GF:[$  
){>;eky  
(cYc03"  
?k_=?m  
4. 总结 -lMC{~h\(S  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 M14_w,  
ORx,n7
-  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 } 2)s%  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。
u3,b,p  
TL7-uH  
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 ]K.0E  
XpH[SRUx  
应用示例详细内容 ~N'KIP[W  
317Buk  
系统参数 nfDPM\FFD  
:M3l#`4Q  
1. 该应用实例的内容 r 'jVF'w  
G)43Y!  
>/bl r}5 H  
'*3+'>  
']vX  
2. 仿真任务 (I[o;0w  
LwGcy1F.  
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。 ;5Sr<W\:;  
jQ`"Op 3  
3. 参数：准直输入光源 h'-TZXs0e1  
T>uLqd{hH  
D}"GrY5  
~hvhT}lE  
4. 参数：SLM透射函数 Wt3\&.n  
*h =7:*n  
TVFGonVY  
5. 由理想系统到实际系统 ?|hzAF"U  
C#-x 3d-{  
s*l_O*$'  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 &6\rKOsn  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 <01B\t
7  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 XbH X,W$h  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 3mJHk<m8T  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 e2*^;&|%  
,OasT!Sr  
Oy|9po  
+Zr03B  
ixS78KIr  
应用示例详细内容 Sej$x)Q\t  
nlmkkTHF8  
仿真&结果 k2@IJ~  
v%FV
z  
1. VirtualLab中SLM的仿真 _?r+SRFn  
}]s~L9_z['  
 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)。 UJm`GO  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 16Xwtn72  
 为优化计算加入一个旋转平面 ]52_p[hZ}<  
nu3 A'E`'k  
FFQF0.@EBi  
NFSPw`f  
2. 参数：双凸球面透镜 q
(r2\  
F@I_sGCcb  
uVO9r-O8p  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 NPc%}V&C(u  
 由于对称形状，前后焦距一致。 ]t=>#  
 参数是对应波长532nm。 !.J~`Y'd_  
 透镜材料N-BK7。 eQLa.0  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 =0:hrg+Zgx  
{'ZnxK'  
K7l{&2>?  
?eO|s5r  
;|^fAc~9{r  
{0LdLRNZ  
3. 结果：双凸球面透镜 S;c=6@"  
67g/(4&  
@fK`l@K  
 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。 ='JX_U`A^F  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ~8X'p6  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 <h}?0NA4  
;PHnv5 x@f  
hB.dqv]^  
j>T''Tf  
Qm-P& g-  
4. 参数：优化球面透镜 E.6\(^g  
4|e#b(!  

q38; w~H  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 ))F.|w  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 4mAtYm  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 Xm4wuX"e=  
 透镜材料同样为N-BK7。 8vRiVJ8QS:  
{k*_'0   
x -!FS h8q  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 yS43>UK_W+  
|l|]Tw  
G](K2=  
;H=6u  
5. 结果：优化的球面透镜 NLpD,q{  
CQ`(,F3(  
e&5K]W0{  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 kMo)4Xp  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 5Z[D(z  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 qcot T\rq  
1fy{@j(W  
Esjv^* v9-  
F"=MU8  
6. 参数：非球面透镜 ts]7 + 6V  
P Cf|^X#B  
m&q;.|W  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 fUL"fMoU  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 JK(&E{80  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 $ZU(bEUOG  
W24bO|>D
 
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003
rYJ))@  
,7(/Il9  
b {5|2&=  
W!k6qTz)  
3$8}%?i  
7. 结果：非球面透镜 'dzp@-\  
6`C27  

7N"Bbl  
 生成期望的高帽光束形状。 >D<=9
G(a  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 _iu|*h1y  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 WGmCQE[/c  
mTfMuPPs[  
qM0MSwvC=  
yLx.*I^6  
deoM~r9s  
8. 总结 1Q5<6*QL"  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 LXLDu2/@  
l8-jFeeMd  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ~@8d[Tb  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 4AYc8Z#'  
d_+8=nh3  
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。 6bcrPf}  
kPH^X}O$  
扩展阅读 0UJ`<Bfd  
Q/c WV  
扩展阅读 3kCbD=yF  
 开始视频 >~rd5xlk  
-     光路图介绍 shT[|@"C  
 该应用示例相关文件： s vb4uvY  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 %j">&U.[  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 +ca296^