[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) -q)|I|y*7  
应用示例简述 W7s  
1. 系统细节 .2P3 !KCL  
 光源 tOF8v8Hd  
— 高斯激光束 1A(f_ 0,.Q  
 组件 i5WO)9Us  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 x5#Kk.  
— 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 |J-tU)|1vl  
 探测器 =JTwH>fD  
— 视觉感知的仿真 <vs*aFq  
— 高帽，转换效率，信噪比 &a >UVs?=  
 建模/设计 7 mA3&<&q  
— 场追迹： \(?d2$0m  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 /gaC  
KKg\n^  
2. 系统说明 H93ug1,  
,rY}IwMw  
9$(N q  
2c,w 4rK  
3. 建模&设计结果 P$O@G$n  
Vw.4;Zy(  
不同真实傅里叶透镜的结果： CJ3/8*;w  
q?w%%.9]X  
sV%=z}n=  
A|mE3q=  
4. 总结 djdSD  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 pP\^bjI
 
1?TgI0HS  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 
)DW".c  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 w(Mi?  
'oBv(
H  
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。 *rm
[\  
tuo'Uk)  
应用示例详细内容 ]'#^ ~.  
xy)W_~Mk  
系统参数 A,#z_2~  
{Z$]Rj  
1. 该应用实例的内容 obX2/  
3=Xvl 58k  
~vZ1.y4  
0KZsWlD:L  
*z'Rl'j9[  
2. 仿真任务 pL.~z  
7pH[_]1"  
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。 :'!_PN  
LKud'  
3. 参数：准直输入光源 "+&@iL  
p:!FB8  
4 $)}d  
|z)7XK  
4. 参数：SLM透射函数 _2})URU<S  
Pi[(xD8  
DY87NS*HF  
5. 由理想系统到实际系统 -,"eN}P^  
Je#3   
)d5mZE!3  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 NCx)zJ\S  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 %8"Aq  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 ,v*\2oG3^  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 #/K71Y  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 (jh0cy}|]  
`LWbL*;Y0  
0te[i*G  
*^%ohCUi  
1Dm$:),^T}  
应用示例详细内容 *pGbcB
Q  
J\ 
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仿真&结果 n*qn8Dq  
{'zs4)vw  
1. VirtualLab中SLM的仿真 ZN`I4Ak  
qS[nf>"  
 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)。 IkLcL8P^  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 }4*~*NoQ  
 为优化计算加入一个旋转平面 ^+dL7g?+  
)}\J   
M0MvOO*ad  
F)tcQO"G  
2. 参数：双凸球面透镜 X
4v0>c  
OxVe}Fym  
yLvU@V@~  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。
Qb1hk*$=  
 由于对称形状，前后焦距一致。 !2g*=oY  
 参数是对应波长532nm。 DIc -"5~  
 透镜材料N-BK7。 safI`bw1  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 TC._kAm  
,-Yl%R.W=  
Cy\! H&0wg  
Dn.%+im-u  
:\G`}_db'  
bjs{_?  
3. 结果：双凸球面透镜 RMxFo\TK;  
-IG@v0_w  
+@yTcz  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 ,fD#)_\g2  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 (, uW-  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 n]WVT@  
nTPq|=C  
]KRw[}z  
'di(5  
7a<:\F}E0  
4. 参数：优化球面透镜 )Es|EPCx!  
e[L%M:e9U  
`9p;LZC1K  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。
*#CUZJN\  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 T [2l32  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 &\M<>>IB  
 透镜材料同样为N-BK7。 rW0-XLbL5H  
:0j_I\L  
IX 2 dic'  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ?hnxc0~P  
'C<4{agS  
</jTWc'}  
Z(a,$__  
5. 结果：优化的球面透镜 2umgF  
>du|
DZq  
w|8T6W|w  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 8{4jlL;"`?  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 o",J{  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 rE$=~s  
o) ,1R:  
Lk1e{!a  
0ZJt  
6. 参数：非球面透镜 F>s5<pKAX  
jq12,R2+)  
2"!s8x1$  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 jS| 9jg:  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 X_2pC|C  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ~~X-$rtU  
]}0QrD  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 )TzQ8YpO}  
o0:RsODl  
>K-S&Y  
6k*,Yei  
x3Ze\N8w  
7. 结果：非球面透镜 i9j#Tu93 f  
I7e.pm  
cMp#_\B  
 生成期望的高帽光束形状。 /K\]zPq  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 KetNFwbUf
 
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 :pvJpu$]  
fKOC-%w  
}GL@?kAGR5  
M.?[Xpa  
VQwF9Iq]`  
8. 总结 VH7nyqEM  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 I::|d,bR!  
~X!Z+Vg  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 r: M>/Z/  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 S>V+IKW;(  
b.|k j  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 Ws*UhJY<GS  
2$s2u;  
扩展阅读 Bw25+l Px  
Tqj:C8K{  
扩展阅读 xY>@GSO1  
 开始视频 &r)[6a$fW  
-     光路图介绍 szC<ht?z  
 该应用示例相关文件： $*hqF1Q  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 Z|$M 9E  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 8(ej]9RObU