[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) !7g E  
应用示例简述 a9E!2o+,  
1. 系统细节 LaE;{jY  
 光源 ,qRSB>5c  
— 高斯激光束 F$K-Q;r]<  
 组件 c#G]3vTdE  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 :{9|/a  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 3_atv'I  
 探测器 xX'Uq_Jv  
— 视觉感知的仿真 W7as=+;X  
— 高帽，转换效率，信噪比 j}R
4mh  
 建模/设计 |7Q8WjCQ{m  
— 场追迹： c=2e?  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ] %*970  
^gFjm~2I  
2. 系统说明 V=|^r?  
Ssu{Lj  
g[;iVX^1&  
ru`;cXa,  
3. 建模&设计结果 34C ^vBp  
F.=uJdl.!  
不同真实傅里叶透镜的结果： Q
;P~'  
O#7ldF(  
[&*$!M  
#{0DpSzE5  
4. 总结 (Df<QC`0v  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 $UjSP  
H/V%DO  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 yT&bS\  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 1A-8,)  

xgR*j  
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。 ](0Vm_es  
2al~`  
应用示例详细内容 MatC2-aV1  
wZa;cg.-q  
系统参数 pOI+  
savz>E&  
1. 该应用实例的内容 3r em"M  
YY!(/<VI  
l3MbCBX2  
;oFaDTX]  
xN"KSQpu  
2. 仿真任务 pjj 5  
Ql*/{#$  
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。 ($(1KE  
Mty]LMK  
3. 参数：准直输入光源 3/rvSR!  
J|FyY)_  
cHsJQU*K6  
Z `\7B e  
4. 参数：SLM透射函数 'fAD Dh}  
jZ 
D\u%  
vWkKNB  
5. 由理想系统到实际系统 T4!]^_t^  
x>8f#B\Mr  
<$yer)_J!k  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 A[ iPs9  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 $g$`fR)  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 jATU b-  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 J#x91Jh  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 omjLQp[%  
C]=E$^|{  
Ba+OoS  
{hg$?4IyQ  
j=AJs<  
应用示例详细内容 lwg.'<  
C(0Iv[~y/  
仿真&结果 Zj7XmkL  
*i?qOv/=>  
1. VirtualLab中SLM的仿真 %xZ.+Ff%  
{H+?DMh  
 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)。 fcZOsTj  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 Nz}Q"6L  
 为优化计算加入一个旋转平面 `2fuV]FW  
blN1Q%m6  
ppnj.tLz;r  
%@&)t?/=  
2. 参数：双凸球面透镜 O(~Vvoq  
_(z"l"l=$  
;&!dD6N  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 =5|5j!
i=q  
 由于对称形状，前后焦距一致。 5?fk;Q9+\  
 参数是对应波长532nm。 V]O :;(W_  
 透镜材料N-BK7。 h@DJ/&;u@  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 2>!ykUw^O  
_[phs06A  
;Pa(nUE@  
Td F<  
8 Kk
pXaz  
"QF083$  
3. 结果：双凸球面透镜 72,iRH  
$~YuS_sYg  
xKr,XZu  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 <di_2hN  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 9A_7:V]_  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 HxMsH5;  
EC~t'v  
m%V[&"5%e  
0|ps),  
ZH(.|NaH  
4. 参数：优化球面透镜 tAA7  
W*<]`U_.  
ger<JSL%  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 xB(:d'1|  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 }SV3PdE  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 `
"H?nf0  
 透镜材料同样为N-BK7。 ]1&9~TL  
S0+zq<  
`0^i #  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 n{t',r50  
1,j9(m2  
cWc)sb  
c Vn+~m_%  
5. 结果：优化的球面透镜 hQm4R]a  
V8yX7yx  
JC"K{V{  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 psC7IE<v  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 lAk1ncx  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 'u[o`31.  
fqb$_>3Ol  
f4S@lyYF  
/ D ]B  
6. 参数：非球面透镜 ge?-^s4M  
@6q$Zg/  
 ^qqHq  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 ^,K.)s  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。
AfN   
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 Z5Ihc%J^  
LtztjAm.  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 t4_K>Mj+d  
[T]qm7 ?  
]&U|d  
;CMC`h9,  
eH955[fVd4  
7. 结果：非球面透镜 %"Q!5
qH&  
.p9h$z^  
F[=lA"F^  
 生成期望的高帽光束形状。 /JeqoM"x  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 R0mT/h2  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 -Y=c g;  
Zk#i9[g9*  
bM^A9BxD  
8.Ef5-m  
HoE
.//b  
8. 总结 kQd[E-b7  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 &NjZD4m`=  
eBTedSM?t  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 2{kfbm-89t  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 = )l:^+q  
e'Us(]ZO  
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。 (l8r>V  
M(zY[O
 
扩展阅读 qm8n7Z/  
11<@++,i  
扩展阅读 _K}_h\e.  
 开始视频 g~hk-nXL.  
-     光路图介绍 p:<gFZb  
 该应用示例相关文件： N"1x]1'  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ENXW#{N.v  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 y8*@dRrq