[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) W)p?cK`  
应用示例简述 >yr1wVS  
1. 系统细节
qx2M"uFJ  
 光源 ;oGpB#[zO  
— 高斯激光束 q
)QM+4  
 组件 cj@ar^=`K  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 .\}nDT  
— 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 fj:q_P67o  
 探测器 a=&{B'^G  
— 视觉感知的仿真 dO!5`
]  
— 高帽，转换效率，信噪比 c6~<vV'}  
 建模/设计 e{E8_2d  
— 场追迹： JS#AoPWA  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 KbM1b  
CEEAyip-c  
2. 系统说明 {}DoRpq=  
rPXy(d1<`S  
6X[Mn2wYW  
;+(EmD:Q  
3. 建模&设计结果 -W'T3_  
,]H2F']4Z  
不同真实傅里叶透镜的结果： MCO`\"`l  
>`o;hTS  
h;JO"J@H  
;q&2$Mb  
4. 总结 %Gc)
$z/Wd  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 4ZCD@C  
9?.  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 UtYwG
#/w  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 7 DW_G  
L,_Z:\^  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 Y |'}VU  
2!Sl!x+i\'  
应用示例详细内容 o%)38T*n3  
GB8>R  
系统参数 |$G|M=*LN  
4"d'iY  
1. 该应用实例的内容 i>{.Y};  
d$#DXLA\P  
2 i97  
A?4s+A@Eg  
Ee097A?1vj  
2. 仿真任务 vTq [Xe"  
y1_z(L;I  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 |}D5q| d@n  
SI9PgC  
3. 参数：准直输入光源 Jm[_X  
':#DROe!  
='Fh^]*5  
++Fv )KY@  
4. 参数：SLM透射函数 kj/v$m  
=cWg39$(I  
W_RN@O  
5. 由理想系统到实际系统 n#"N"6s  
mIah[~G  
f(E[jwy  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 5KC Zg'h  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 4
gh` >  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 |H&&80I  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 @BoZZ  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 s7"5NU-  
g[ O6WZ!F_  
IXC2w*'m  
6oy[0hj  
3S{
3AmKj?  
应用示例详细内容 NN]
8T  
ZYs?65.  
仿真&结果 OCv,EZ  
p@[n(?duC.  
1. VirtualLab中SLM的仿真 Z}yd`7  
<K {|#ND#  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 )(-aw,iK  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ,)PpE&  
 为优化计算加入一个旋转平面 7Y6b<:4j  
}.N~jx0R  
V@pUU~6R  
r:--DKt  
2. 参数：双凸球面透镜 CS\8ej}y  
NuR3]Ja\0  
Z=9gok\  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 EqF>=5*  
 由于对称形状，前后焦距一致。 7=a=@D[  
 参数是对应波长532nm。 K:b^@>XH  
 透镜材料N-BK7。 =?[:Nj636  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 i0'g$  
\:9<d@?  
L3Ivm:  
!dOpLUh l  
z yrjb8  
+c' n,O~3  
3. 结果：双凸球面透镜 349BQ5ND  
<6.?:Jj  
a^7QHYJ6  
 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<Co!2S  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ~WKWx.ul  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 6 jU?~  
j9f[){m`  
He1~27+99  
GC7W7B  
2[i(XG{/  
4. 参数：优化球面透镜 3u/ Grs
F  
fU|4^p)  
wo9`-o6  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 h(p cGE  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 wQ?Z y;/S  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 
SXx4^X  
 透镜材料同样为N-BK7。 k_`YVsEYP  
~toR)=Yv  
: `,#z?Rk  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 \|6
Q]3l  
m'WGK`WIm  
#6mr'e1  
~(]'ah,  
5. 结果：优化的球面透镜 <jqL4!<  
'#lc?Y(pJ2  
T'a&  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 DaqlL  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 m O"Rq5  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 _7<G6q2(  
F%$lcQ04%  
<`Qbb=*  
*1h@Jb34  
6. 参数：非球面透镜 m@"p#pt(_  
wcW7k(+0  
}ISR +./+  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 kW&zkE{  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 3`Dyrj#!  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 &?# YjU"  
g ,yB^^%  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ,15$$3z/E  
_ME?o  
1w#vy1m J  
zC`ediyu  
,{d=<j_  
7. 结果：非球面透镜 G%U!$\j:qd  
j-v/;7s/B  
2{S*$K[M  
 生成期望的高帽光束形状。 5
")BCA  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 wsgT`M'J[  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 Up*6K=Tny  
V o%GO9b;  
rB_ESNx  
L#fSP  
64D4*GQ  
8. 总结 M7ug< 8i  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 rd^j<  
JqtOoR  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 zLg_0r*h1  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 mxICQ>s b  
FYH^axpp  
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。 u?KG%  
.jl^"{@6  
扩展阅读 +'aG{/J  
5Zl7crA[  
扩展阅读 PMe3Or@  
 开始视频 5;A=8bryU  
-     光路图介绍 le2 v"Y  
 该应用示例相关文件： <Ys7`e6eY  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 i}>}%l|  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 yppXecFJ