[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) #12PO q  
应用示例简述 Aq QArSu,  
1. 系统细节 3boINmX  
 光源 OyZgg(iN  
— 高斯激光束 \|DcWH1  
 组件 gjL>FOe8u  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 N$>g)Ml?  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 o*I=6`j  
 探测器 ./[%%"  
— 视觉感知的仿真 #<4h Y7/  
— 高帽，转换效率，信噪比 cL<  
 建模/设计 6/.-V1*O  
— 场追迹： OPBnU@=R  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。  U`IDZ{g  
*8,]fBUq  
2. 系统说明 J03yFT,dF  
0j7\.aaK  
>=6tfLQ  
EmVE<kY.  
3. 建模&设计结果 MPT*[&\-  
RBwI*~%g{  
不同真实傅里叶透镜的结果： ~WehG<p v[  
z[}[:H8  
aJOhji<b#L  
6*GY%~JbD  
4. 总结 -+#\WB{AI  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 { >bw:^F  
k[gO>UGB;  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 +VI2i~  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 qx5.LiF  
b,]hX  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 "S_t%m&R  
;6U=fBp7<  
应用示例详细内容 +/-#yfn!TR  
O9dIobu4  
系统参数 M@E*_U!U  
0}PW<lU-  
1. 该应用实例的内容 g"FG7E&  
ow>^(>^~  
0.~QA+BD:S  
S c_*L<$  
(XX6M[M8  
2. 仿真任务 S}cpYjnH8  
3uZY.H+H
 
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。
XWf8ZZj  
:0Rd )*k,v  
3. 参数：准直输入光源 Gvb>M=9  
k>FMy#N|@  
6p1\#6#@  
o6'I%Gs  
4. 参数：SLM透射函数 #Ne<=ayS  
2+s_*zM-  
N)RyRR.x1.  
5. 由理想系统到实际系统 `kpX}cKK}  
" 2Dz5L1v  
q?nXhUD  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 `|XE B  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 _*>bf G  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 {Uz@`QO3  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 ^&03D5@LoY  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 N/p9Ws  
TUw^KSa  
#5wOgOv  
eB%KXPhMm  
{KxeH7S
 
应用示例详细内容 c*-8h{}  
,^pM]+NF|  
仿真&结果 @{iws@.  
zH0%; o}  
1. VirtualLab中SLM的仿真 XI} C|]#  
jrbEJ.  
 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)。 n#uH^@#0  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 n (7m  
 为优化计算加入一个旋转平面 J;W(}"cFq  
gbsRf&4h  
Uq5wN05  
`KqMcAW  
2. 参数：双凸球面透镜 ^VK-[Sz&  
m4bfW  
5+vCuVZ  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 \V  /s  
 由于对称形状，前后焦距一致。 %6+J]U  
 参数是对应波长532nm。 3FT%.dV^  
 透镜材料N-BK7。 L$=@j_V2  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 Q&] }`Rp=  
7F5t&  
!C *%,Ak  
1t_$pDF}  
7-6Z\.-  
dIQ7u  
3. 结果：双凸球面透镜 "nPmQ  
O# .^}  
@kvgq 0ab  
 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。 dB+x,+%u+  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 kMWu%,s4  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 8 !Pk1P  
q>/# P5V  
JZQkr  
S(9Xbw)T  
R $HIJM  
4. 参数：优化球面透镜 "D}PbT[V  
]:i :QiYD  
Sj]k5(&  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 A
${b]  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 >^LVj[.1  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 u*B.<GmN  
 透镜材料同样为N-BK7。 8ar2N)59  
/ZqBO*]  
e48`cX\E  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 %;yDiQ!+  
#DApdD9M  
#t:]a<3Y2  
`*cT79  
5. 结果：优化的球面透镜 Bj09?#~[  
R#i|n<x  
-fw0bL%0  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 Mez;DKJ`  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 lc>)7UF  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 q$z#+2u  
nv1'iSEeOl  
'bGL@H  
=]&?(Gq  
6. 参数：非球面透镜  Q];gC{I  
!-b4@=f:  
_+g5;S5  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 .CdaOWM7  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 La48M'u  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 }dw`[{cm  
C`+g:qT  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 |!{Q4<  
}c1Vu  
j8
9|hG)2  
Z.Lm[$/edn  
@iK=1\-2  
7. 结果：非球面透镜 n"vl%!B  
^ AxU  
zqfv|3-!}  
 生成期望的高帽光束形状。 ,X(P/x{B  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 5QB]2c^  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 4[a?..X  
?(Q" y\  
4v9z
FJ<Z  
zIt-mU  
F,Y,0f@4U9  
8. 总结 A!Zjcp|  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Epj  
h=SQ]nV{  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 fx %Y(W#5  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 NLFs)
6\  
35z]pn%L  
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。 ]'V8{l  
95Bw;U3E  
扩展阅读 Uov%12  
V&vU her0  
扩展阅读 vpXC5|9U  
 开始视频 g]85[xz  
-     光路图介绍 t+Kxww58  
 该应用示例相关文件： 9 tkj:8_  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 k%E9r'Ac  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 y[[f?rxz>