[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) LL kAA?P  
应用示例简述 |}'}TYX0:  
1. 系统细节 0o`0Td
 
 光源 l ^\5Jr03  
— 高斯激光束 s{$c8  
 组件 4i/TEHQ  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ^[^uDE <  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 ]<++w;#+x  
 探测器 s&8Q
RI.  
— 视觉感知的仿真 *K-,<hJ#L  
— 高帽，转换效率，信噪比 qC`"<R=GX  
 建模/设计 )1H]a'j  
— 场追迹： (W*yF2r  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 w;>]L.n  
1Voo($q.  
2. 系统说明 4y%N(^  
f8'&(-  
8c]\4iau  
9Z7o?S";  
3. 建模&设计结果 5vg@zH\z  
$~zqt%}  
不同真实傅里叶透镜的结果： C.pNDpx-  
U/|B IF  
`~pB1sS{  
y~
p7&^FeR  
4. 总结 jG{xFz>x  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 1T!_d&A1o  
B\Rq0N]' M  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 kpK:@  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 3vVhE,
1N  
|wVoJO!O}  
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。 -D{~7&  
p5G O@^i  
应用示例详细内容 t-_N|iW' 5  
CaZEU(i  
系统参数 kwZC3p\\  
shnfH  
1. 该应用实例的内容 }_5z(7}3
 
6q6&N'We  
]<W1edr  
!>9*$E |  
^'v6 ,*:4  
2. 仿真任务 H\^5>ccU>V  
kc/h
]B  
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。 v%86JUlK.  
|K/#2y~  
3. 参数：准直输入光源 lKH"PH7*_w  
sR?_{rQ  
bKG:_mWe w  
D.R5-  
4. 参数：SLM透射函数 -v>BeVF  
n1buE1r?  
,iiWVA"  
5. 由理想系统到实际系统 Jg;Hg[  
-+Quw2465^  
vAwFPqu  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 @YW
fq$23  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 9c#9KCmc  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 O&d
(FJZ  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。  6~$<  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 HRx#}hN?+  
EX8]i,s|E  
Pgye{{  
a[Txd=b  
C'7W50b  
应用示例详细内容 vaR0`F  
LUS7-~:F  
仿真&结果 ,<pql!B-  
^Fb"Is#S,  
1. VirtualLab中SLM的仿真 Z''Fz(qMC  
gtjgC0  
 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)。 $_)YrqSo~  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 !!Mp;h'}-  
 为优化计算加入一个旋转平面 ?_n.B=H`8  
;hd> v&u#  
Zb);08X  
]2b" oHg  
2. 参数：双凸球面透镜 .7E-  
!jYV,:'  
zL)S,
 
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 lh?mN3-*  
 由于对称形状，前后焦距一致。  w8FZXL  
 参数是对应波长532nm。 0SvPyf%A
C  
 透镜材料N-BK7。 ?:n{GK  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 pklcRrx,a  
mn0QVkb}lc  
uz'beE  
1`2lTkg  
hw~cS7  
'[\%P2c)Q  
3. 结果：双凸球面透镜 L)B?p!cdLT  
X<-]./  
)2rI/=R  
 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。 H@aCo(#  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 :p8JO:g9  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 qc*+;Wi+5  
IwWo-WN7.  
Q&M(wnl5  
+H="5uO<  
^D vaT9s  
4. 参数：优化球面透镜 `4;<\VYCr  
bIWcL$}4Q  
#/1A:ig  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 to:hMd1T  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 $I1p"6  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 kAy.o  
 透镜材料同样为N-BK7。 1egryp  
.iew5.eB+  
,FBF;zED  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 8|7Tk[X1j  
g08=D$P  
#"7:NR^H^  
kN>d5q9b%X  
5. 结果：优化的球面透镜 BAt2m-  
uc7Y8iO  
WQ"ZQ  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 )]qFI"B7  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 R 8Iac[N  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 L~ 1Lv?  
.v;2Q7X  

Zjo9c{\  
bXC 0f:L  
6. 参数：非球面透镜 {v]>sn;P1  
= b)q.2'#  
SB \ptF  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 xR1g  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 8,kbGlSD  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 w_|WberU  
*r9I 1W  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ) mv}u~  
p1Lx\  
162qxR[.  
_BW$?:)9  
Gl1`Nx0  
7. 结果：非球面透镜 &+sO"j4<?r  
;=uHK'{  
G.oaDGy  
 生成期望的高帽光束形状。 c[",WB<9  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 4>5%SzZT\3  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 KCCS7l/  
|AWu0h\keO  
Y1 -cz:  
X.UIFcK^  
=BGc@:2  
8. 总结 '`3-X];p  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 %FF S&vd  
\sRRLDj%  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 I[e7Up  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 {[Yv@CpN  
P, S9gG9  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 9qqEr
~  
Jv)]7u  
扩展阅读 EO| kiC  
W tzV|e,  
扩展阅读 "[#jq5> :  
 开始视频 q_oYI3  
-     光路图介绍 B
B|{VwN  
 该应用示例相关文件： FAQ:0L$G  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 |]m&LC  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 3'.OghI