[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) YSvZ7G(m>  
应用示例简述 |b@H]c;"  
1. 系统细节 nj (/It  
 光源 yN0!uzdW*  
— 高斯激光束 )]=1W  
 组件 uA}w?;  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 V>{G$(v$  
— 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 a^vXwY  
 探测器 ],fu#pi=]  
— 视觉感知的仿真 Ag>E%N
  
— 高帽，转换效率，信噪比 Xm|Uz`A;  
 建模/设计 nTJ-1A7EP  
— 场追迹： n9;z=   
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 >d`XR"_e  
=1JS6~CTLN  
2. 系统说明 T,Bu5:@#  
"funFvY  
B]`!L/  
e~#"#?  
3. 建模&设计结果 & *^FBJEa.  
sG/mmZHYzr  
不同真实傅里叶透镜的结果： "5KJ /7q!  
];-DqK'  
$a.!X8sHB.  
+s*OZ6i [  
4. 总结 OX"^a$  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 hnQDm$k  
J3]W2m2Zw  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ,&DK*LT8U  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 +h64idM{U  
V)$y  
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。 _f~(g1sE  
$`2rtF  
应用示例详细内容 +<G |Ru-  
-+'fn$  
系统参数 19Cs 3B\4  
@R5jUPUVV  
1. 该应用实例的内容 Bf72 .gx{0  
pJ` M5pF  
B!`Dj,_  
hi{#HXa  
yGNZw7^(  
2. 仿真任务 K3jPTAw=#  
Ub0hISA  
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。 j>2Jw'l;?  
Qy)+YhE  
3. 参数：准直输入光源 p.r \|  
0WasE1t|  
jV(\]g"/=  
egBjr?  
4. 参数：SLM透射函数 56;(mbW  
0_}^IiG  
U~~Y'R\NU  
5. 由理想系统到实际系统 KGMX >t'  
&1O!guq%  
RL|13CG OP  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 [DW}z  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 /`M>3q[  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 T;cyU9  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 ]!u12^A{  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 hK!Z~  
-#=y  
L53qQej<  
2?",2x09  
"
2>I?  
应用示例详细内容 A)5-w`1  
@S/PB[%S  
仿真&结果 45Z"U<I,9  
 #RE  
1. VirtualLab中SLM的仿真  u/Os  
@WppiZ$  
 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)。 4_CV.?  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 4Xna}7  
 为优化计算加入一个旋转平面 kmJ{(y)w  
x^UE4$oo  
2<dl23  
br!:g]Vh  
2. 参数：双凸球面透镜 tMN^"sjf*  
M7Pvc%\)  
U Ox$Xwp5&  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 8 S'g%  
 由于对称形状，前后焦距一致。 aZ$$a+  
 参数是对应波长532nm。 _$<Q$P6y  
 透镜材料N-BK7。 n-h2SQl!  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 NF& ++Vr6  
s]=s2.=  
~<M/<%o2*  
N4 O'{  
"J0,SFu:  
6E9y[ %+  
3. 结果：双凸球面透镜 F&{RP>  

gTI!b  
.s4hFB^n  
 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。 | v? pS  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 P!?Je/Tz]  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 O[p;IG
`  
G)(\!0pNZ  
],*^wQ
 
_":yUa0D  
C
djh/+!f  
4. 参数：优化球面透镜 FHNK%Ko  
:Zy7h7P,lT  
cD-.thHO  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 Luxo,Ve  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 9N9dQ}[:g  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 \NYtxGV[Z  
 透镜材料同样为N-BK7。 1Aq*|JSk(  
F+;{s(wx  
#4(/#K 1j  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003
={9G.%W  
zy(i]6  
:@PM+[B|Q  
`{g8A P3  
5. 结果：优化的球面透镜 ?Gq'r2V  
{;(X#vK}9  
tuA
,t  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 (wmMHo|  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 ;!<WL@C~  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 $9znRTFEj  
L[zg2y  
2[&3$-]  
3F,$}r#  
6. 参数：非球面透镜 sQ65QJtt0A  
|H67ny&K^&  
(7RxCo=X  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 w=I' CMRt  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ~L!*p0dS^  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 } d /5_X  
GS|sx  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 9X
8{"J  
eTI<WFRc_  
; Xy\7tx  
n{F$,a  
:sRV]!Iw  
7. 结果：非球面透镜 EAQg4N:D7L  
cq'opjLf5  
![WX -"lW  
 生成期望的高帽光束形状。 F]~rA! g1  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ?PNG@OK  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 *|MHQp'A  
**rA
/*Oc  
U^4 /rbQ  
N=K|Nw  
^(I4Do~}  
8. 总结 lkf(t&vL2  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 aG7
QLCL  
l-"c-2-!  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 YV*s1t/  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 D%v4B`4ua'  
]=p@1  
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。 }7CMXw [  
r]eeKV,{p  
扩展阅读 $ WAFr  
.$+]N[-=  
扩展阅读 OKfJ  
 开始视频 Ec| Gom?  
-     光路图介绍 kVs'>H@FY  
 该应用示例相关文件： >{i/LC^S  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 %sb)U~gP  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 l%*KBME