[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) <w2Nh eM 3  
应用示例简述 jl:O~UL6i  
1. 系统细节 k5}i^^.  
 光源 1/1P;8F@G  
— 高斯激光束 #UXmTrZ.  
 组件 %FyB\IQ  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ;\#u19  
— 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 k?xtZ,n{s  
 探测器 \=5CNe  
— 视觉感知的仿真 );Gt!]p`;  
— 高帽，转换效率，信噪比 gB~SCl54  
 建模/设计 fDbs3"H Q  
— 场追迹： C<n.C*o  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 jq
=-Y  
fylaH(LER  
2. 系统说明 YnI   
K5w22L^=+  
^i:%;oeG  
@H{$,\\  
3. 建模&设计结果 Nw|Lrn*h!  
EB> RY+\  
不同真实傅里叶透镜的结果： ,][+:fvS  
5'z&kl0"S  
u\t ;  
b0KorUr  
4. 总结 X.272q<.  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 /H3,v8J@  
;j/ur\37  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 IndNR:"g  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 $6'xRUx X  
.R-:vU880  
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。 =,0E3:X^  
^kXDEKm  
应用示例详细内容 <&+l;z  
OEAF.  
系统参数 vys*=48g  
nh E!Pk  
1. 该应用实例的内容 *~:@xMa  

j,G/[V  
}"cb^3  
{{<o1{_H  
j?&FK
 
2. 仿真任务 sV77WF  
pP".?|n  
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。 Pq_Il9  
Rw. Uz&  
3. 参数：准直输入光源 @Qx;J<{+g  
:*oI"U*f  
}RoM N$r  
_;@kS<\N  
4. 参数：SLM透射函数 o oS4F1ta  

PGw"\-F  
0{B5C[PTG  
5. 由理想系统到实际系统 i_=P!%,  
s]2k@3|e  
GN~:rdd  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 S$$:G$j  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 U2Ur N?T  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 @:c
 1+  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 jf
$t  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 zJx<]=]  
[M;P:
@  
goHr#@  
lI5{]?'  
cAiIbh>c  
应用示例详细内容 'Lm.`U  
4XKg3l1  
仿真&结果 MK"Yt<e(o  
E|5gKp-wJ  
1. VirtualLab中SLM的仿真 Gu%`__  
@FbzKHd
V/  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 |Y])|`_'G  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 '+}hVfN  
 为优化计算加入一个旋转平面 i;\i4MT  
+ATN2 o  
.z{7 rH  
8XY4  
2. 参数：双凸球面透镜 Z v~ A9bB  
d-?~O~qD|!  
Ne#nSx5,  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 &O%Kj8)  
 由于对称形状，前后焦距一致。 Cu`ZgKLQ  
 参数是对应波长532nm。 I&cb5j]C  
 透镜材料N-BK7。 DvhK0L*Qr  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 :zZtZT!  
2>H\arEstR  
-({\eL$n  
zY#U]Is  
Sqb#U{E  
", |wG7N K  
3. 结果：双凸球面透镜 ++kiCoC  
)*_YeT&w.  
@*_K#3  
 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。 JEP"2MN,  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 >PYe"  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 !~mN"+u&  
Lc.7:r  
K]7@%cS  
J,q:  
dIf Jr}ih  
4. 参数：优化球面透镜 Q!O
p^4Jz  
Nh+$'6yT%  
2.NzB7c*CM  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 9j,zaGD0  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 |FcG$[  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 =-q)I[4#  
 透镜材料同样为N-BK7。 p,4z;.s$  
D~%cf  
J*;t{M5  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 jAJkCCG  
5fLCmLM`  
tb=(L  
)WFUAzuN,  
5. 结果：优化的球面透镜 \{&55>  
-S|L+">=Z  
kB8
l`| I  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 L8$7^muad  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 JZ
<O-G+  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 F1+2V"~  
nBD7  
91,\y  
2 Sr'B;`p  
6. 参数：非球面透镜 \fKv+  
*|jqRfa"  
'Wi*[  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 k\%{1oRA  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 kO5KZ;+N-  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 B02~/9*Y"  
9S<W~# zz  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 \Js9U|lY  
# I<G:)  
Zkz:h7GUG-  
HD`%Ma Yhc  
\l[5U3{  
7. 结果：非球面透镜 :*8@MjZ4  
`hfwZ*s  
"RG.vo7b  
 生成期望的高帽光束形状。 vw!i)JO8M  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ~f@;.  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 7O{\^Jz1  
|[:`izW  
"2;UXX-H  
\twlHj4  
G%>[I6G  
8. 总结 8^~ljf]6  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 l p? h~  
H`".L^  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Jne)?Gt  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ?&1?uc  
m2V4nxw]Qp  
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。 F6 UOo.L)I  
9!R!H&  
扩展阅读 c"QI`;D_c  
lE`ScYG  
扩展阅读 t,H,*2  
 开始视频 1'g?B`  
-     光路图介绍 Y
<|L|b6  
 该应用示例相关文件： 6znm?s@
~  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 bEy%S"\<  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 kg-%:;y.