[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) fO.gfHI  
应用示例简述 Dg@>d0FW  
1. 系统细节 ;ePmN|rq;  
 光源 E#T-2^nD  
— 高斯激光束 t\]CdH`+  
 组件 o=2y`Eq  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 xgtdmv%  
— 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 _~DFZt@T  
 探测器 % j7lLSusX  
— 视觉感知的仿真 %9=^#e+pE  
— 高帽，转换效率，信噪比 ~OEP)c\k  
 建模/设计 SN'LUwaMp!  
— 场追迹： +aV>$Y  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 8KW}XG  
R)#D{/#FW  
2. 系统说明 atFj Vk^  
ue$\i=jw  
Mx-,:a9}  
pWB)N7x&  
3. 建模&设计结果 Sg0 _l(  
Ne.W-,X^cL  
不同真实傅里叶透镜的结果： VWmZ|9Ri  
c% 0h!zF  
?jBna ~  
lyx p:  
4. 总结 'd1E~A  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 +tOBt("5/  
EZc!QrY  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 nKh._bvfX  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 :*6tbUp  
DCmNxN  
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。 *#frbV?;  
7Z"mVh}  
应用示例详细内容 M\8FjJ>9  
E'&UWDh  
系统参数 ;vF8V`f  
?ae:
9ZcH  
1. 该应用实例的内容 VA)3=8
2n  
yGH'|`  
((Ec:(:c  
_4rb7"b1  
o'%F*>#v  
2. 仿真任务 Sy'/%[+goJ  
PT|^RF%fT  
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。 Og
S6#X  
OsAXHjX}  
3. 参数：准直输入光源 +:~&"U^z&  
X c,UR.  
oFHVA!lqe  
<2ffcBv  
4. 参数：SLM透射函数 7|T5N[3?l,  
-Z<e`iFQS  
&m4 \"X@  
5. 由理想系统到实际系统 hn.9j"  
naXo <B  
sxO_K^eD  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 o]}b#U8S  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 R',|Jf=`  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 W2yNEiH  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 Q]w;o
&eo  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 {mw,U[C  
~DPg):cZ  
eP'e_E  
p2!x8`IB*  
~VU
NN[  
应用示例详细内容 \"_;rJ{!aE  
|>A1J:  
仿真&结果 S]9:3~  
]BP/KCjAI<  
1. VirtualLab中SLM的仿真 1 xiq]~H  
@+Berb  
 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)。 5 &-fX:/  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 /zuU  
 为优化计算加入一个旋转平面 gJ
c5Y  
gO4J[_  
7u!R 'D  
|vTirZP  
2. 参数：双凸球面透镜 *0l^/jqn:  
W}WGg|ug  
2[9hl@=%  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 w^p 'D{{  
 由于对称形状，前后焦距一致。 i{T0[\4  
 参数是对应波长532nm。 kdQ=%  
 透镜材料N-BK7。 QCa$<~c  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 {TzKHnP  
0O
EyJ|g  
=:6Y<ftC  
Puily9#  
*ta|,  
^%#v AS  
3. 结果：双凸球面透镜 -Qiay/tlu  
xlgN}M  
;'}1  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 4zpprh+`K  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 f Nm Sx  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 /Kw
o^Q{  
bX|Z||img  
HP.
j.  
1U@
qRU  
K}`.?6O  
4. 参数：优化球面透镜 &Zd{ElM  
Q++lgVh)E  
 7I^(vQ  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 !ygh`]6V  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 RQ9fA1YP  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 2!7wGXm~U  
 透镜材料同样为N-BK7。 @]Iku6d-  
d@7 ]=P:  
tE3!;  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 o`M7:8G  
8.{5c6G  
!wJ~p:vRdY  
C[& \Xq  
5. 结果：优化的球面透镜 )(PA:j  
8!b#ez  
L:XnW1(Or  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 Xv]O1fcI  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 6Nj\N oS  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 /XS}<!)%  
A$;U*7TJuO  
jNaK]  
Q;)[~p  
6. 参数：非球面透镜 tL 3]9qfj  
_?Rprmjx}  
5``/exG>  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 8"N<g'Yl,  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ,kpkXK  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 vbmi_[,U  
>y(;k|
-$  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Br`Xw^S  
eqZ V/a  
(O\5gAx  
DNLqipUw  
|@sUN:G4k  
7. 结果：非球面透镜 Z8z.Xn  
S'9T>&<Kn  
`rbTB3?  
 生成期望的高帽光束形状。  J5*krH2i  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 Eu l,1yR  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 :JV=Kt  
V~+Oil6sa  
O:{I9V-=>s  

ht(RX  
4~P{H/]  
8. 总结 W[AX?  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 aiF7\^aw$  
=A$5~op%  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 q}*(rR9/Br  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。
7!]$XGz[  
{SY@7G]  
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。 zFN:C()ig  
QpBgG~h"  
扩展阅读 #@w8wCj  
3yszfWr  
扩展阅读 "4<RMYQ  
 开始视频 kl?U2A.=  
-     光路图介绍 5@%$M$E  
 该应用示例相关文件： 4&r[`gL  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 :rk=(=@8`  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 3%bCv_6B