[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) f4q-wX_1  
应用示例简述 qpZ".  
1. 系统细节 -Db(  
 光源 6*$N@>8&  
— 高斯激光束 |c)#zSv  
 组件 3XIxuQwf  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统
J#\/znT  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 }U9e#>ex  
 探测器 ;RXv%ML  
— 视觉感知的仿真 \a<E3 <  
— 高帽，转换效率，信噪比 Ex<loVIrP$  
 建模/设计 N'4*L=Ut  
— 场追迹： q+<TD#xoL  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 Js'|N%pi  
@I%m}>4Jm  
2. 系统说明 61wiXX"N  
E>&dG:3no  
OnG?@sW+4!  
;kY=}=9  
3. 建模&设计结果 c8(.bmvF  
|nD`0Rbw  
不同真实傅里叶透镜的结果： yt?#T#  
1*XqwBV  
x[]n\\a?  
#p^D([k \  
4. 总结 Q?~l=}2  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 dG1qrh9_
-  
p0Vw@R=  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 #]9yzyb_y  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 6uDNqq  
g%K3ah v  
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。 t JJaIb6Xj  
{9(N?\S1`a  
应用示例详细内容 wEdXaOEB5  
_]B'C  
系统参数 x,n;GR  
cEe
>Lyt  
1. 该应用实例的内容 (u *-(  
&TKB8vx=#  
$N~8^6  
+ft?aB@  
;#AV~Y- s  
2. 仿真任务 dD=dPi#
 
7uYJ_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。 J5429Soo  

)H)HR`  
3. 参数：准直输入光源 zT.qNtU%  
nP] ~8ViS  
d>2>mT$U  
&Prx=L`  
4. 参数：SLM透射函数 Z O&5C6qa  
>xT8[  
r.[9/'>  
5. 由理想系统到实际系统 XJ.vj+XXb  
4jvgyi9  
}.x?$C+\"  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 W@#Y/L:${  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 h&&ufF]D  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 Nb-;D)W;B  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 ^MuO;<<,.  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 c'[l%4U8[  
'(;`t1V8k  
LEG y1L  
N\rbnr  
+[ !K  
应用示例详细内容 OT+LQ TE  
u[})|x*N  
仿真&结果 c5pF?kFaD  
&;|/I`+  
1. VirtualLab中SLM的仿真 Eb[*nWF=  
_uID3N%  
 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)。 Ovh[qm?Z  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 3 cu`U`  
 为优化计算加入一个旋转平面 W-2,QVp
%  
a?_N8|k[  

]7eQ5[5s  
K08xiMjl  
2. 参数：双凸球面透镜 ,,OO2EgZ`  
\}Z5}~S  
/{6PwlP5  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ihdN{Mx<2  
 由于对称形状，前后焦距一致。 o[X'We;  
 参数是对应波长532nm。 h${+{1](6  
 透镜材料N-BK7。 D:4Iex9$F"  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 R_`i=>Z-  
To.CY^M  
B|zJrz0q3  
)%I2#Q"Nt-  
-W<x|ph U  
q,(U8
  
3. 结果：双凸球面透镜 ,3=|a|p  
%We~k'2f  
cxn3e,d`  
 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_"\ATD  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 &'Pwz  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 *]:gEO  
9!&fak_  
ux:czZqy  
wylbs@  
kZ~0
fw-  
4. 参数：优化球面透镜 d0vn/k2I  
-^yb[b,  
MEf`&<t  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 )RG@D\t,  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 lV<2+Is  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 [uqe|< :  
 透镜材料同样为N-BK7。 Sc#B-4m  
PT4Wox9U  
l+`f\},  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 o."k7fLB  
Z<jio  
I6@98w}"  
cAnL,?_v  
5. 结果：优化的球面透镜 oe$&X&  
1$mxMXNsJ  
)lh48Ag0t;  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 bS7rG$n [  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 0N9`WK  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 P&I%!'<   
jd ]$U_U(  
trlZ^K  
%c:v70*h=  
6. 参数：非球面透镜 A8tzIh8  
X)6}<A  
=)QtE|p,77  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 :buH\LB*P  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 (OS -v~{r@  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 " ,k(*  
d+DdDr  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 YNHQbsZUI,  
RgTm^?Ex  
*WTmS2?'h  
J5Pi"U$FkY  
ygI81\D  
7. 结果：非球面透镜 4PdJ  
$r>$ u  
JzuU k  
 生成期望的高帽光束形状。 /1D]\k()  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 q-? k=RX`  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 4sJM!9eb[  
j`H5S  
B"; >
zF  
Z:_ wE62'  
V/N:Of:\R  
8. 总结 "!w$7|%T  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 uO]^vP]fT  
M( euwy  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 &ZyZmB  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 AlPk o($E*  
Dq
xtc|vo  
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。 I7=g8/JD  
q!fdiv`  
扩展阅读 _.}1 Y,Q  
BeR7LV  
扩展阅读 yZHh@W4v  
 开始视频 BIJlU(aF  
-     光路图介绍 ioJ~k[T  
 该应用示例相关文件： :6h$1 +6  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 (v/mKGyg  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 l(Y U9dp