[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) 
J&Db-  
应用示例简述 2n+ud ?|l  
1. 系统细节 Im?/#tX  
 光源 6oa>\PDy   
— 高斯激光束 1Ys)b[:  
 组件 (*M0'5  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 h3bQ<?m  
— 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 2 OV$M~  
 探测器 1`1jSx5}.  
— 视觉感知的仿真 ?V}ub>J/=  
— 高帽，转换效率，信噪比 %"cOX  
 建模/设计 Oq$-*N  
— 场追迹： VX*+:  
 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&S>Wq%L  
dt@~8kS  
2. 系统说明 !?R#e`}  
.820~b0  
?2_h.  
ySI}Nm>&=  
3. 建模&设计结果 u$CN$ynS  
M@l|n  
不同真实傅里叶透镜的结果： W\($LD"X  
UD8e,/  
*o5[P\'6  
qRgFVX+vc  
4. 总结 '4It>50b  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。  _X  
"Bv V8
9  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 fN@ZJ~F%j  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 \[qxOZ{  
~+d{:WY  
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。 #eN2{G=4+  
CzY18-L@EX  
应用示例详细内容 TV0sxod6  
t^Lb}A#$4  
系统参数 q sUBvq  
n&o"RE 0~0  
1. 该应用实例的内容 m,"-/)  
N p*T[J  
daP_Kz/2K  
BQ<\[H;  
Pr>05lg  
2. 仿真任务 |QF_E4ISD  
q6*i/"mN*  
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。 #?+[|RS|  
~ o2Z5,H  
3. 参数：准直输入光源 kGs\"zZM  
E|>-7k")  
j!kJ@lbP  
*zN~x(0{E  
4. 参数：SLM透射函数 mR
|5$1[b  
w
x`.  
ES!e/l  
5. 由理想系统到实际系统 ]'?Ue7  
l*]hUPJ  
D"-Wo}"8O'  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 .gGO+8[N*  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 Cg?Mk6i  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 {}8C/4iP  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 O9-`e  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 5073Q~  
)A%* l9\nG  
`R xCs`  
!s^XWsb8  
pZK 1G  
应用示例详细内容 N P+vi@Ud  
x:4R?!M.  
仿真&结果 }apno|W&  
Q\}-MiI/  
1. VirtualLab中SLM的仿真 yH]Q;X'  
xo?'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)。 us
~cIGm  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 iLJ@oM;2  
 为优化计算加入一个旋转平面 uYWgNNxdmo  
,52Lm=n  
o~e_M-
 
k
!z<=WA  
2. 参数：双凸球面透镜 ,`Z4fz:  
E:M,nSc)53  
;]0d{  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 [<{r~YFjWW  
 由于对称形状，前后焦距一致。 NOwd'iU  
 参数是对应波长532nm。 9G2rVk  
 透镜材料N-BK7。 q2J
|koT  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 Q0Do B  
?<^8,H  
V sx
I  
y\uBVa<B  
8f[ztT0`g  
G1w$lc  
3. 结果：双凸球面透镜 !wQ?+:6  
!4D?X\~"%  
)=()  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 yQ[;.<%v  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 0SWqC@AR%  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 RQ[/s lg  
P*?|E@;s`  
vdvnwzp!l  
.%7Le|Fb"  
L~)8Q(f  
4. 参数：优化球面透镜 Cw(ypu  
\-]tvgA~&  
Xe_djy'8  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 r5UVBV8T  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 1eV&oN#  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 F(."nUrf  
 透镜材料同样为N-BK7。 I<sUB4T>#W  
LTzdg >\oJ  
Ssz;d&93  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 mF~]P8  
|n tWMm:(  
#_S]\=N(  
/ [49iIzC  
5. 结果：优化的球面透镜 x:~XZX\mwH  
`?R{sNr.  
0M&n3s{5I  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 #oa>Z.?_V  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 SPdEO3  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 wG7>2
*(  
w.aEc}@(^  
u0arJU_.)  
7]1a3Jk  
6. 参数：非球面透镜 ^o _J0 ]m  
Yb<:1?76L  
h9imS\gfr  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 :ChXzZ  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 `Rfe*oAf  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ^yc8is'`  
PDw+Q  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 \xggIW.^0  
psmDGSm,&  
6Y\TVRR  
_+aR|AEC  
hGrX,.zj  
7. 结果：非球面透镜 j2IK\~W?-  
1;<Vr<.  
d7r!<u&/  
 生成期望的高帽光束形状。 WvJ:yUb2  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 oVZzvK(zR  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 wE=I3E%  
e~(e&4pb  
;qUB[Kw  
j0~c2  
9#hp]0S6  
8. 总结 O/Hj-u6&A  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 PPySOkmS3  
1Dhe! n#  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。
|:#Ug  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 z a_0-G%C2  
KFO K%vbM  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 W<#!He  
=8`KGeP$  
扩展阅读 `S-l.zSZ4B  
Z&iW1  
扩展阅读 2 yANf  
 开始视频 Xp06sl7 M  
-     光路图介绍 #W8?E_iu  
 该应用示例相关文件： V3cKdlu Na  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 o^(I+<el  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 ]9w8[T:O