[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) ?qO_t;:0>  
应用示例简述 nulVQOj|  
1. 系统细节 L^Fni~  
 光源 |zKFF?7#wE  
— 高斯激光束 l*e*jA_>:7  
 组件 "fU=W|lY  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ;1'X_tp  
— 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 %7xx"$P:R  
 探测器 p$`71w)'[  
— 视觉感知的仿真 bzF>Efza  
— 高帽，转换效率，信噪比 &'
TZU"_  
 建模/设计 W.'#pd  
— 场追迹： 7;2j^qPr  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 '=Nb`n3%  
a`  s2 z  
2. 系统说明 !KKkw
4  
3"NO"+Q  
%M]%[4eC  
p.A_,iE  
3. 建模&设计结果 ~!;*C  
K!Te*?b  
不同真实傅里叶透镜的结果： aMe]6cWHV>  
/99S<U2ej  
}Go?j# !  
ZP~Mgz{f  
4. 总结 &&T\P
spM  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 %A64AJZ  
&W+lwEu  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 55q!2>Jh.  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 w"ZngrwBl  
!xk`o
W  
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。 QOiPDu=8z  
7+ +Fak  
应用示例详细内容 )l?1dR:sP  
k
b3>q($  
系统参数 !iv6k~.e'2  
m';j#j)w  
1. 该应用实例的内容 C2t]  
S:B$c>  
*$e1Bv6 $  
t2x2_;a  
5"sd  
2. 仿真任务 `]~1pc  
?vt#M^Q   
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。 i4T=4q  
3JYhF)G  
3. 参数：准直输入光源 LV2#w_^I  
CP0;<}k  
:j2?v(jT_l  
K g6hySb  
4. 参数：SLM透射函数 i+qtL3  
t=nZ1GZyM  
ygK@\JHn  
5. 由理想系统到实际系统 |N5r_V  
B4@1WZn<8  
h* 72 f/#  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 7D(Eo{ue  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 2Tp@;[!3  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 V15/~  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 *iX PG9XZ  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 d\ I6Wn  
;nq"jm  
LpK? C<?x  
y(ceEV  
BT)PD9CN(  
应用示例详细内容 Wr3z%1  
oeYUsnsbi  
仿真&结果 }y1r yeW<  
4|&_i)S-Y  
1. VirtualLab中SLM的仿真 ?o1QjDG  
}<q
ZXb1  
 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)。 )[ QT?;  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 @;G%7&ps  
 为优化计算加入一个旋转平面 NQxx_3*4O  
!hFzIp  
XU<XK9EA  
U3jnH  
2. 参数：双凸球面透镜 "S+AkLe(  
`PZ\3SC'i  
b0sj0w/  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 #qu;{I#W3  
 由于对称形状，前后焦距一致。 rB-R(2 CCN  
 参数是对应波长532nm。 fo
UBMl  
 透镜材料N-BK7。 riF-9 %i  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 n/Dg)n?
 
}vU^gPH  
HzL~B#  
vmv6y*qU  
]Q
,&7D Ah  
Pv=]7>e  
3. 结果：双凸球面透镜 xU2i&il^!  
/U,(u9bq  
 f
,kV  
 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。 >(_2'c*[w  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 M+M ;@3  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 b'C#]DorE  
\irKM8]LJ  
vTo+jQs^  
P'SGt  

AQtOTT$  
4. 参数：优化球面透镜 2s=zT5  
nltOX@P-  
G0kF[8Am  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 &G[W$2`@  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 me F.  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ;dtA-EfOZ  
 透镜材料同样为N-BK7。 mE=Tj%+x  
iaQfxQP1w%  
|9F-ZH~6  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ,<C~DSA
yZ  
Uu@qS  
w11L@t[5W8  
FjI1'Ah\  
5. 结果：优化的球面透镜 uhv_'Q  
-;;m/QM  
kyZZ0  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 xT( pB-R  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 \ [M4[Qlq  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 ;mr*$Iu7|  
D><^7nr%  
hD7vjg&Z  
]zj&U#{  
6. 参数：非球面透镜 In;P33'p  

n<@C'\j@  
+QOK]NJN  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 hQz1zG`z7  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ooCfr?E  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 mVN\  
+bR|;b(v  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 rmFcSolt,f  
'|*e4n  
 @k#xr  
'#oH1$W]  
!w0=&/Y{R  
7. 结果：非球面透镜 3qDbfO[  
yMmUOIxk\  
I>6zX  
 生成期望的高帽光束形状。 ytb1hFs  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 bb+iUV|Do  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 l<(jm{q?u  
aZ|S$-}  
Po.by~|  
Z^%HDB9^  
<^W5UU#Pg  
8. 总结 H;DjM;be  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 u@`y/,PX  
0,8RA_Ca}  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 (.wR!l#!  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 YM.  
9Sa6v?sRor  
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。 9T1-{s R  
5)0'$Xxqa0  
扩展阅读 ^i8(/iwdJE  
6uk}4
bdvq  
扩展阅读 uU-1;m#N?  
 开始视频 \>{;,f  
-     光路图介绍 m}>Q#IVZ  
 该应用示例相关文件： U]9k,#  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ;hEeFJ=/G  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 5{vuN)K3