[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) = M]iIWQ@`  
应用示例简述 JJ{9U(`_y6  
1. 系统细节 z)z{3rR|PW  
 光源 5aln>1x>hn  
— 高斯激光束 F)
+{AQL  
 组件 Pu"R,a  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 p/U+0f  
— 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 |1ST=O7.LH  
 探测器 AC;V m: @{  
— 视觉感知的仿真 hQ(q
bt{e  
— 高帽，转换效率，信噪比 SB5&A_tr  
 建模/设计 hSFn8mpXT  
— 场追迹： NzU,va N  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 !-N6l6N  
^|/](  
2. 系统说明 Tszp3,]f  
C4
hx@abA  
>nw++[K_  
$ &P>r  
3. 建模&设计结果  )$`wIp  
'v\L @"  
不同真实傅里叶透镜的结果： "Kc>dJ@W  
RjWqGr;bO  
:$_6SQ<?  
es>W$QKlo  
4. 总结 {X[ HCfJd  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 m=:4`_0Q  
a)S+8uU  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 e"'#\tSG  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 [74F6Qp  
 qNm$Fx  
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。 2*N_5&9mE  
Q>R>R*1.
j  
应用示例详细内容 OvUI@,Ef  
AgRjr"hF*e  
系统参数 ,_X/Gb6)  
^-rfvc  
1. 该应用实例的内容 \MK*by  
F:D orE  
{5d9$v7k4  
cuK,X!O  
Ndo a4L)$  
2. 仿真任务 K{ \;2M  
f{"8g"[[)(  
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。 7C$ 5  
G NS`.fS  
3. 参数：准直输入光源
?[&
2o|  
-AhwI  
"dROb}szn  
\~BDm  
4. 参数：SLM透射函数 H)aQ3T4N5  
w|CZ7|6  
Qc[3Fq,f  
5. 由理想系统到实际系统 @JvPx0  
;L|uIg;.s  
A<6%r7&B'  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 0<8XI>.3D  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 r}0\}~'?c  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 M[z)6.  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 TLd`1Ac  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 zNY)'  
`xz<>g9e  
TZtjbD>B  
avy"r$v_&  
]c&<zeX,  
应用示例详细内容 d/}SAvtt  
-
>h6j  
仿真&结果 ~GuMlV8  
"+zCS|   
1. VirtualLab中SLM的仿真 A>[|g`;t  
w=|GJ0  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 wHIj<"2  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 k"g._|G  
 为优化计算加入一个旋转平面 l~D N1z6`  
mKT>,M  
LGc&o]k  
nuoPg3Nl  
2. 参数：双凸球面透镜 (_4;') 9  
L{E^?iX  
kNT}dv]<  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 Kf 2jD4z}  
 由于对称形状，前后焦距一致。 `]LSbS  
 参数是对应波长532nm。 XX1Il;1G#  
 透镜材料N-BK7。 peJKNX.!q  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 XyMG.r-,  
^m/14MN|  
=?h~.lo  
RNPbH
.  
tTN?r8  
GabYfUkO  
3. 结果：双凸球面透镜 }Z TGi,Pc  
(~$/$%b  
q~L^au8  
 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。 U!XS;a)
 
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 0
wFH!s/B  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 3+J0!FVla  
l;sy0S"DO]  
.bVmqR`  
l{VSb92f  
/%A;mlf{  
4. 参数：优化球面透镜 +,v-=~5  
+3i7D  
hUz[uyt  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 W23]Bx  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 KOg?FmD  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 YF:2>w<  
 透镜材料同样为N-BK7。 [+w3J#K  
8F)G7 H,  
tRw@U4=y  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 `.#@@5e  
qzFQEepso  
Omi^>c4G  
aS|wpm)K>8  
5. 结果：优化的球面透镜 O:#+%  
m,')&{Rd  
Dml*T(WM>  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 L:M0pk{T  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 }j1!j&&  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 dbS +  
*?yJkJ"  
!3oK
mL5  
sA9&/p/  
6. 参数：非球面透镜 o5\b'hR*#  
3`HnLD/  
`(0LK%w  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 kl1Y] ?z}  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 @c'|Iqy`  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 "Lh  
,}
xbAA#  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 aFY_:.o2k`  
dSIH9D  
K?#]("De6  
XE}H3/2  
ig0u^BC  
7. 结果：非球面透镜 8*g ^o\M  
i.iio-  
%lr|xX  
 生成期望的高帽光束形状。 L;W.pe0  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 kqvow3u  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 IGFGa@C  
tLm867`c7  
n,P5o_^:  
92dF`sv  
SW(q$i  
8. 总结 ,`td@Y  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 =He.fEy  
r)1Z(tl  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 BbJkdt7  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 :^C'<SY2Gs  
,6
<"  
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。 Jf:,y~mV  
-%IcYz
yA  
扩展阅读 yy2Ie  
<XQ.A3SG!  
扩展阅读 < /p8r  
 开始视频 i}TwOy<4s  
-     光路图介绍 ]*%+H|l  
 该应用示例相关文件： Em13dem  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 5 HV)[us  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 Jd 3@cLCe-