[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) '2^Q1{ :\  
应用示例简述  ;4~hB  
1. 系统细节 cYt!n5w~W  
 光源 pyvSwD5t  
— 高斯激光束 cExS7~*  
 组件 Th%Sjgsn
 
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 a:6m7U)P#5  
— 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 &:)Wh[  
 探测器 =rX>.P%Q5  
— 视觉感知的仿真 TRq6NB  
— 高帽，转换效率，信噪比 ZJs$STJ*  
 建模/设计 n?Nt6U  
— 场追迹： DR<9#RRD  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 vRO _Q?  
XOS[No~  
2. 系统说明 C3YT1tK  
D d</`iUq  
tZG:Pr1U@  
CzEd8jeh7  
3. 建模&设计结果 n7-6- #  
[IhYh<i  
不同真实傅里叶透镜的结果： ^DwYOo2B  
X}\:_/  
d-dEQKI?;  
0:Ol7  
4. 总结 9-*uPK]m9  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 <W$mj04@  
,DkNLE  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 W:L AP R  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Q$@I"V&G.  
yO~Ig `w  
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:_,GQ )\  
jtc]>]6i  
应用示例详细内容 @6T/Tdz  
!d0kV,F:  
系统参数 '(|ofJe!  
:G%61x&=Zc  
1. 该应用实例的内容 Z>5b;8  
~FG]wNgS  
:&9s,l  
}S<2A7)el  
7E~;xn;  
2. 仿真任务 N5b!.B x-w  
._{H~R|  
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`jCC  
&FN.:_E  
3. 参数：准直输入光源
j HJ`,#  
P me^l%M  
rCdu0 gYT  
y/ef>ZZ  
4. 参数：SLM透射函数 O[JL+g4  
I(BQ34q  
4u})+2W  
5. 由理想系统到实际系统 {[?(9u7R  
n]o<S+z  
X?qK0fS  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 6gu!bu`~  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 n[Y~]  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 ZeaA%y67U  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 A*547=M/(j  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 fHd#u%63K  
mSl.mi(JiZ  
>jc [nk  
&(l9?EVq1  
0[?Xxk}s0  
应用示例详细内容 fSvM(3Y<Qh  
dE{dZ#Jfi  
仿真&结果 [~c|mOk  
jLHkOk5{:  
1. VirtualLab中SLM的仿真 @>Km_Ax  
h^(*Tv-!  
 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)。 5(Q%XQV*P  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 5IjGm  
 为优化计算加入一个旋转平面 3eAX.z`D  
0rs"o-s<  
l L@XM2"  
gu.}M:u  
2. 参数：双凸球面透镜 scz&h#0V  
-3Z,EaG^  

< !C)x  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 C{xaENp  
 由于对称形状，前后焦距一致。 wIaony  
 参数是对应波长532nm。 6HWE~`ok6  
 透镜材料N-BK7。 h_,i&d@(  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 wc^tgE  
ShP^A"Do  
~H<6gN<j(.  
tGE$z]1c@  
FxWSV|Z  
9x9T<cx  
3. 结果：双凸球面透镜 ZdWm:(nkU  
h_3E)jc  
paE[rS\  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 J$w<$5UY  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 4-y:/8  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 _FU_Ubkr  
K+K#+RBK  
u$Jz~:=,  
,pQZ@I\z  
)e=D(qd  
4. 参数：优化球面透镜 NgGp  
Q%f^)HZGR  
'9Xu p  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 h-K_Lr]  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 vDhh>x(  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 rCbDu&k]  
 透镜材料同样为N-BK7。 qUW! G&R  
}9#r0Vja  
M@H;pJ+B  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 UapC"XYJ  
S8wLmd>  
5o'FS{6U  
:tB1D@Cb6  
5. 结果：优化的球面透镜 ;dtA4:IRZ4  
qJa H,  
kY|utoAP  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 mt+Oi70  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 N06OvU2>xU  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 S.94edQ  
.*?wF  
 Rn(ec  
t?-n*9,#S  
6. 参数：非球面透镜
+yH7v5W  
Ms5ap<q#  
~"&|W'he[  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 2Aazy'/  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 v6M6>&RR|  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 M4oy  
[P=Jw:E  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 vrhT<+q  
gx8ouOh  
*yt=_Q  
Sw8]EH6  
,j2Udn}  
7. 结果：非球面透镜 fF$<7O)+]  
0w\
zLU  
U9:zVy  
 生成期望的高帽光束形状。 g1/[eoZzk  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ug!s7fo^  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 7$vYo _  
Pw7]r<Q  
<ro7vPKNa  
LqoB 10Kc\  
6Z6'}BDP  
8. 总结 6S'yZQ|b  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 nJG U-Z  
( iBl  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 1MP~dRZ$  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 1#V_Z^OL  
DnMwUykF>0  
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。 W#4 7h7M  
H1pO!>M  
扩展阅读 QuF:p  
Xtq_y'I  
扩展阅读 c)TPM/>(p  
 开始视频 dUeN*Nq&(,  
-     光路图介绍 N ,'GN[s  
 该应用示例相关文件： g|DF[  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ?*G|XnM&  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 8rnwXPBN