[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) rHi4Pw{L  
应用示例简述 a;v4R[lQ  
1. 系统细节 ~N2=44e  
 光源 {5fL!`6w  
— 高斯激光束 DN iH" 0%  
 组件 <k0/O  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 mlPvF%Ba  
— 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 zkiwFEHA=  
 探测器 Abi(1nXdQ  
— 视觉感知的仿真 _''un3eCY  
— 高帽，转换效率，信噪比 "LSzF_mK  
 建模/设计 T|0+o+i  
— 场追迹： Sfa=AV7K  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 :wN!E{0j  
|fW_9={1kQ  
2. 系统说明 &r,)4q+  
E[6:}z<  
N:okt)q:%  
T"aE]4_  
3. 建模&设计结果 RehraY3q  
##}7cFX  
不同真实傅里叶透镜的结果： ksCF"o/@V  
JypP[yQ  
jEwt1S V  
L|}s Z\2!  
4. 总结 }-J0cV  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ky-nP8L}  
5KDCmw  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 fUGappb  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 0\vG <  
<5,|h3]-#  
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。 (Q @'fb9z  
Q
Q_7Q^  
应用示例详细内容 vj344B  
`R>z{-@=  
系统参数 kN78j  
Ibu9AwPm  
1. 该应用实例的内容 C\aHr!  
lGBg8/[  
M0~%[nX  
4obW>  
ggiy{CdR  
2. 仿真任务 E1tCY.N{  
."=%]l0  
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。 la)^`STh  
,[t?$Cy;  
3. 参数：准直输入光源 $B_%MfI  
ajtH1Z#  
9cUa@;*1  
qT!lq  
4. 参数：SLM透射函数 # =tw ,S  
gBi3^GxjM?  
mJ=V<_  
5. 由理想系统到实际系统 y(MB_B7j  
y
`j=(|DV  
-4sKB>b  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 rhy-o?  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 LiV&47e*>  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 _@!vF,Wcf  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 -{k8^o7$  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 JO0o@M5H  
TH'8^wf  
VXWV Pj#  
vdAd@Z~\  
ruvfp_:  
应用示例详细内容 ;nP(S`'  
lTP#6zqfv  
仿真&结果 N`,\1hHMT  
j&_>_*.y  
1. VirtualLab中SLM的仿真 V){Io_"  
)J> dGIb  
 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)。 $x+7.%1m)~  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 p\&/m  
 为优化计算加入一个旋转平面 h!K" ;qw  
8K-P]]  

 <{Y3}Q  
SFd_
k9  
2. 参数：双凸球面透镜 f"P866@oWn  

aG^E^^Y  
BK+P  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 JJ ?'<)EF  
 由于对称形状，前后焦距一致。 $%MgIy  
 参数是对应波长532nm。 1h?ve,$  
 透镜材料N-BK7。 o]Ne|PEpO  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 m^!j)\sM5  
q
b=2J5su  
GI/NouaNfm  
(k #xF"yI  
5rB>)p05[  
6h)_{| L)  
3. 结果：双凸球面透镜 X5[vQ3^  
4Ii5V c  
P>iZgv  
 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。 hE5?G;  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ]zaTX?F:  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 )MF@'zRK  
<3BGW?=WP  
3kC|y[.
&  
cMZy~>  
;9mRumLG"  
4. 参数：优化球面透镜 ah,f~.X_|  
;Y;r%DJ  
f0sLe 3  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 /qy6YF8;y  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 +] ;WN  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 (LmU\Pe%  
 透镜材料同样为N-BK7。 $.4A?,d  
n4S`k%CI  
zgEN2d  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 >"bW'  
wrgB =o  
;!S5P(  
5H XF3  
5. 结果：优化的球面透镜 =EFh*sp  
L7buY(F(  
r/'!#7dLG-  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 }i"[5:  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 TU^ZvAO&  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 7Qd$@ m  
>dJuk6J&c&  
/Q(boY{  
#z.n?d2Gd  
6. 参数：非球面透镜 06^
/zr  
l$\2|D  
PB$beQ  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。  FNH)wk  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 iZy>V$Aq  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 8bdO-LJ9  
Jk>vn+q8P^  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 5s3QN{h8  
_-y1>{]H  
2H.g!( Oza  
Q&r.wV|  
V/2NIh  
7. 结果：非球面透镜 ,Kj>F2{  
JH]S'5X8K  
6WZffB{-TK  
 生成期望的高帽光束形状。 __9FQ{Ra  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 Tph^o^  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 _J6 Xq\  
}Mt
)57rU  
i8e*9;4@  
g&y (-  
rHw#<oV  
8. 总结 ?V!5V
Ha  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 %P s.r{%{  
n46!H0mJ  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 uOzoE_i
 
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Qf^c}!I  
p%mHxYP  
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-VtQ%Q  
<{k{Coy  
扩展阅读 ]>(pj9)  
.c}+kHv  
扩展阅读 L#K`F8Wi=  
 开始视频 >"!ScYn  
-     光路图介绍 &^#iS<s1  
 该应用示例相关文件： M;y
*`<x  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ZtO$kK%q;  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 kVWcf-
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