[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) aG/L'weR  
应用示例简述 -S*MQA4  
1. 系统细节 naW
W i]9  
 光源 (= ,w$  
— 高斯激光束 FVS@z5A8<=  
 组件 "r.eN_d  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ;l2pdP4
jf  
— 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 <{b#nPc!,#  
 探测器 Xu#K<#V  
— 视觉感知的仿真 *[[TDduh&  
— 高帽，转换效率，信噪比 5_ioJ  
 建模/设计 jCv%[H7  
— 场追迹： 0`l(c  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 G[!Y6c3  
a76`"(W
 
2. 系统说明 yW)X asn  
=f{YwtG  
gay6dj^  
(xhV>hsA  
3. 建模&设计结果 [ZkK)78}k  
l:rT{l=8*  
不同真实傅里叶透镜的结果： q(cSHHv+  

aw8q}:  
7BDoF!kCx  
![#>{Q4i  
4. 总结 {QRrAi  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 -R-|[xN  
u4p){|x7s  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 .~Z@y#  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 t=$Hv  
0"to]=  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 2Sg,b8  
-THU5AB  
应用示例详细内容 1P+Te,I  
\@i4im@%xU  
系统参数 "G3zl{?GP  
lwuslt*E/  
1. 该应用实例的内容 L 2:N@TP  
|ydOi&  
z4yV1  
-^%YrWgd?  
oDEvhNT  
2. 仿真任务 d;9F2,k$w  
IrZ!.5%tV  
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。 Lw!Q*3c  
m=u
W:~  
3. 参数：准直输入光源 K9(Su`zr  
9:tn!<^=I  
}yW*vy6`  
YZH&KGY  
4. 参数：SLM透射函数 ,:1_I`d>#X  
DNN60NX 5Q  
?QXc,*=N  
5. 由理想系统到实际系统 Q7b$j\;I  
Os#
V=P  
xEfz AJ5&  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ucV
n 
`  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 uqg#(ADy?R  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 BCK0fk~  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 A!&hjV`  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 <!r0[bKz@  
HPVW2Y0_N  
1;E[Ml  
JJJlgr]#  
gIrVrAV#  
应用示例详细内容 (XYYbP  
(,$ H!qKy  
仿真&结果 D)z'FOaI  

Am3^3>  
1. VirtualLab中SLM的仿真 O8+e: K[D  
}m NP[L  
 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)。 LQ4GQqS*  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 X;ef&n`U0  
 为优化计算加入一个旋转平面 7=yV8.cD  
 A.nU8  
()K,~  
o%dKi]  
2. 参数：双凸球面透镜 :l~^un|<2Y  
S8-3Nv'  
4cC  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 H+Dv-*i  
 由于对称形状，前后焦距一致。 !,8jB(
 
 参数是对应波长532nm。 t5
:4'%|  
 透镜材料N-BK7。 c:QZ(8d]L  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 g\]2?vY.  
:
E ]Ys  
>2Z0XEe  
{')L*  
~*aPeJ  
-3-*T)  
3. 结果：双凸球面透镜 f.Wip)g  
)IN!CmpN  
D c5tRO  
 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。 OU2.d7  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 'T G4
3^  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 xz!b@5DR'%  
^d2#J  
FDfLPCQm  
P`ZzrN  
@PH`Wn#S  
4. 参数：优化球面透镜 ]Rah,4?9f  
@E Srj[  
lG[@s 'j  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 %t&
  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 c3S}(8g5.  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 m/ D~D~  
 透镜材料同样为N-BK7。 mab921-n  
b)+nNqY|  
awYnlE/Z1  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 rw:z|-r  
ylFoYROO  
l(&3s:Ud  
&6ymGo  
5. 结果：优化的球面透镜 2H
A-q),6  
HpbSf1VvAf  
W4MU^``   
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 h2k"iO}  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 80(Olf@PE  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 [)efh9P*  
^"lVTDsU  
dnEIR5%+.  
pl#2JA8  
6. 参数：非球面透镜 /\7E&n:)2  
!TNp|U!  
\kN?7b^  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 mVaWbR@HS  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 >:C0ZQUW  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 xh6Yv%\@  
hQWo ]WF(J  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Z;v5L/;  
CjRU3 (Q  
7~zd % o  
}Gvu!a#R  
L0lqm0h  
7. 结果：非球面透镜 + *xi&|%  
.ei5+?V<i  
X}V}%  
 生成期望的高帽光束形状。 "O}u2B b  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 Am'%tw ~  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 4D'AAr57  
QsemN7B"<  
S4ys)!V1V  
*JD-|mK  

NIo!WOi  
8. 总结 5&C:&=Y  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 _O,k0O   
n0a|GZyO]  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 E|,RM;7  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Xp67l!{v  
IGnP#@`5]  
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。 #ETy#jKL  
=&K8~  
扩展阅读 <u_vL WS  
<5 )F9.$  
扩展阅读 -I0J-~#  
 开始视频 ]&;K:#J  
-     光路图介绍 F tS"vJ\  
 该应用示例相关文件： 5:yRFzhqd  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 '.B5C
Q  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 L*#W?WMM v