[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) ?(NT!es  
应用示例简述 ,ORG"]_F  
1. 系统细节 rb}wv16?  
 光源 3VRZM@i  
— 高斯激光束 7ru9dg1?  
 组件 e"s{_V  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 Th;gps%b  
— 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 K,C$J I  
 探测器 qp~4KukL  
— 视觉感知的仿真 ~q]|pD"\K|  
— 高帽，转换效率，信噪比 3e!Yu.q:  
 建模/设计 Puth8$  
— 场追迹： [>M*_1F  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 dj
y:  
;/)Mcx]n  
2. 系统说明 ),y!<\oQ  
bUAR<R'E  
u5{5ts+:  
#-gGs
j;F  
3. 建模&设计结果
%M;_(jda  
i^s`6:rNu  
不同真实傅里叶透镜的结果： l`M5'r]l  
=FD`A#\C~  
v-7Rb)EP  
UU;-q_H6  
4. 总结 iQm.]A  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 .y;\puNq  
e0|_Z])D  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 k qY3r &  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 2*-ENW2  
-|k&L}\OB0  
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。 ~*PK080N}  
0,~6TV<K  
应用示例详细内容 Ah"'hFY  
GEe 0@q#YA  
系统参数 _86*.3fQG  
rKy-u  
1. 该应用实例的内容 b5n]Gp  
68J 9T^84  
,>QMyI hv  
L)R[)$2(g  
dxkRk#mf:  
2. 仿真任务 bQ^DX `o6P  
/+x#V!zM  
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。 \&\_>X.,  
0U~;%N+lv  
3. 参数：准直输入光源 j5,^
9'  
D8@nkSP  
4[LLnF--  
!
Ig|m+  
4. 参数：SLM透射函数 fd5ZaE#f  
~|r'2V*  
]< s\V-y  
5. 由理想系统到实际系统 j]!7BHC  
9k=U0]!ch  
FUyB
"-<  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 (<bm4MPf  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 |2 YubAIZ(  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 `x{.z=xC  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 @pF fpHq?>  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 lC'{QUC  
yqC Q24  
_KB{J7bs<a  
}J ei$0x  
W_[|X}lWP  
应用示例详细内容 X(Y#9N"  
e2]
4a3  
仿真&结果 j4~7akG  
8)^B32  
1. VirtualLab中SLM的仿真 V=j-Um;  
||-nmOy  
 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)。 S=0"f}Jo.  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ..t,LU@|  
 为优化计算加入一个旋转平面 nS_Ta  
GXDC@+$14  
N$\ bg|v  
!dU9sB2  
2. 参数：双凸球面透镜 h>}ax\h  

% v;e  
~Cjz29|gp  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 \~JNQ&_o  
 由于对称形状，前后焦距一致。 =N YgGEFq.  
 参数是对应波长532nm。 8YuJ8KC  
 透镜材料N-BK7。 #O2wyG)oU  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 T n"e  
NH7`5mF$  
FJP< bREQ  
@Ii-NmOr  
KcC!N{  
63W{U/*aao  
3. 结果：双凸球面透镜 s|Z:}W?{  
8zhBA9Y#~  
nz4<pvC,*  
 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。 0cHfxy3  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 sX+`wc  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ;{|X,;s  
DH 6q7"@  
\+-zRR0  
rwiw Rh  
Vclr)}5  
4. 参数：优化球面透镜 ~12_D'8D[  
MkwU<ae AB  
qAoAUDm  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 9A~>`.y
 
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 .%q$d d>>  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 kw*)/$5]  
 透镜材料同样为N-BK7。 P?kx  
a6%@d_A  
S}[l*7  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 X0`j-*,FX  
(8.{+8o  
Q]@c&*_|  
+R!zs  
5. 结果：优化的球面透镜 r'/\HWNP  
nX|Q~x]  
_a](V6  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 5F2_xH$5  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 #%:c0=  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 `OqM8U @  
Gqb])gXpl  
vA=Z=8  
hq=,Z1J  
6. 参数：非球面透镜 'BY-OA#xJ  
F$Hx`hoy  
\<~}o I  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 HTV ~?E  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 3X;{vO\a1  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ad9CsvW  
VPt9QL(  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 >{C\H.N  
?7 \\e;j}  
Tzzq#z&F  
U&UKUACn"  
 B/G-Yh$E  
7. 结果：非球面透镜 MoD?2J  
T>A{qu  
}g|nz8
  
 生成期望的高帽光束形状。 E V2 )  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 2?W7I/F  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 }u%"$[I}  
%y&]'A  
o:"anHs  
j(eFoZz,  
D'b#,a;V  
8. 总结 $d/&k`  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 -Fxm
si  
Dzl;-]S  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ~>Kq<]3~  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 (u hd "  
6?qDdVR~]  
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。 paW@\1Q  
 Ow:1?Z{4  
扩展阅读 BQ/PGY>  
5|I55CTx  
扩展阅读
A(8
n  
 开始视频 8 TiG3  
-     光路图介绍 
#aar9  
 该应用示例相关文件： +/rH(Ni  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 :K':P5i  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 o31Nmy Ni