[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) lH#C:n  
应用示例简述 <Mq vGXI  
1. 系统细节 N3rq8Rk  
 光源 rTmVHt  
— 高斯激光束 %&[=%zc  
 组件 4v?}K  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 q@(MD3OE  
— 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 ;ifPqLkO  
 探测器 )nM<qaI{  
— 视觉感知的仿真 gL(_!mcwu  
— 高帽，转换效率，信噪比 :H(wW   
 建模/设计 Z&![W@m@0N  
— 场追迹： =lOdg3#\a  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 9m+ejTK{U  
92 oUQ EK  
2. 系统说明 V=cJdF  
$c0<I59&|  
uG){0%nX  
>f*-9  
3. 建模&设计结果 $2J[lt?%  
m<liPl uv  
不同真实傅里叶透镜的结果： /a7N:Z_Bz  
&rbkw<=j  
\'9(zbvz9  
vBLs88  
4. 总结 4Wk`P]?^  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 dzRnI*  
]VcuD05"C  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 b'1m 9T780  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 bHK[Z5  
=_=0l+\}  
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。 )zv"<>Q 6  
%u!)1oOIz  
应用示例详细内容 @=NTr  
\f-@L;8#  
系统参数 7I=vgT1F  
^9zlxs`<d  
1. 该应用实例的内容 j^)=<+Q;=  
C1w6[f1+  
#DA,*  
Q79WGW  
H.]p\UY9  
2. 仿真任务 S|  
@QfbIP9  
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。 9yYNX;C  
FG5YZrONx  
3. 参数：准直输入光源 KSve_CBOh  
1deK}5'  
J;S Z"I'  

XYze*8xUb  
4. 参数：SLM透射函数 R q .2  
9|l6.$Me/  
RH^;M-'  
5. 由理想系统到实际系统 08_<G`r  
TdL/tg!  
nU23D@l  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 vs2xx`Y<Lq  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ? ]H'egG6  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 !N74y%=M  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 z0 J:"M  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 30{+gYA  
TeHxqWx  
nkkUby9  
*t bgIW+h  
ekCt1^5Y  
应用示例详细内容 G7k.YtW  
:v%iF!+.P  
仿真&结果 nF!6  
M#7w54~b?M  
1. VirtualLab中SLM的仿真 ~l@ h  
?' :v):J}  
 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)。 <
)dHe:  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 P@wuk1  
 为优化计算加入一个旋转平面 Lm{qFu  
gx',~  
~DYv6-p%  
dRD t.U!T  
2. 参数：双凸球面透镜 lEWF~L5=:  
EkvTl-  
/ !@@  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 2`;&Uwt  
 由于对称形状，前后焦距一致。 v?=y9lEH@%  
 参数是对应波长532nm。 k:qS'  
 透镜材料N-BK7。 ;"K;D@xzh]  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 i
l5Qo  
4fyds< f  
ym=7EY?o  
{%b*4x0?  
#NZ#G~oeO  
}@XokRk  
3. 结果：双凸球面透镜 ~>"m`Q&[  
y k{8O.g  
CVy\']  
 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。 ?;0w1  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ZZu{ct9  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 $,)PO Z  
nR(v~_y[V  
[Ep%9(SgA'  
4
5aUz@  
lPaTkZw  
4. 参数：优化球面透镜 psFY=^69o  
 nLD1j  
Id}/(Pkq  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 ``?79MJ5  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 V*<`!w  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 w5+H9R6  
 透镜材料同样为N-BK7。 R9z:K_d,  
?XIB\7}  
J{!U;r!6  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 }nUq=@ej  

H _0F:e  
xk*&zAt  
@y!oKF  
5. 结果：优化的球面透镜 !*eDT4a  
yt@7l]I  
8v}B-cS  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 -Lhq.Q*a  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 mfqnRPZ  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 }] p9  
9,wD  
~jR4%VF  
MO>9A,&f  
6. 参数：非球面透镜 M '#a.z%  
3%[;nhbA7  
J6I:UML  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 FMi:2.E  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ?Xl;>}zj  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 lHUd<kEC  
~NMx:PP  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 QdrZi.qKH  
.0Kc|b=w  
nSv@FT'~z  
=%ok:+D]  
|z7V1xF  
7. 结果：非球面透镜 `y|_hb  
:pfLa2f+  

-tZ~&1"  
 生成期望的高帽光束形状。
R*=88ds  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 V,h}l"  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 "g,`Ks ];  
CkV5PU  
GEK7q<  
'Qh1$X)R7a  
} J[Z)u  
8. 总结 @ry/zG#  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 2 EWXr+IU.  
)qRH?Hsb7  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 3=Q:{  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 eIJ>bM  
dEZUK vo  
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。 zM,r0Z  
njc-=o  
扩展阅读 b'W.l1]<-  
byFO^pce  
扩展阅读 uGv|!UQw  
 开始视频 P)l_ :;&  
-     光路图介绍 !:PiQ19 'u  
 该应用示例相关文件： rz0)S py6  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 o! l Ykud  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 mqj-/DN6*