[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) } @fu~V/  
应用示例简述 `jQ}^wEgu  
1. 系统细节 xE-c9AH  
 光源 R5;eR(24G  
— 高斯激光束 LI|H
ET_  
 组件 Nj-rZ%&  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 lQ<n dt~  
— 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 %1?V6&  
 探测器 Gxa.<E^k  
— 视觉感知的仿真 hC,-9c  
— 高帽，转换效率，信噪比 v{{2<,l  
 建模/设计 @Rb1)$~#  
— 场追迹： TX [%s@C  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 |m 5;M$M)  
y" 6~9j  
2. 系统说明 /e?ux~f|  
//5_E7Ehu$  
V =aoB Z  
9H%xZ(`vN  
3. 建模&设计结果 m3xj5]#^$  
gL}Y5U+s  
不同真实傅里叶透镜的结果： 8(/f!~  
#M^Yh?~%w  
;$L!`"jn  
;ld~21#m  
4. 总结 {ZM2WFpE  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 No&[ \;  
>Wit"p  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 p>tdJjnt  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 wYMX1=  
?| LB:8  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 /^eemx  
G{Enh<V  
应用示例详细内容 9c %Tv  
1LIV/l^}f  
系统参数 3R:i*8C  
{5IG3'  
1. 该应用实例的内容 J9=0?^v-:B  
j4SGA#;v  
BI^]juH-c  
T_%]#M  
^r :A^q  
2. 仿真任务 GXlg%  
gG;W:vR}l  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 C$ `Y[w  
[_hhC  
3. 参数：准直输入光源 i6:yNb ='  
j"u)
/A8*  
_O,ZeES  
rPpAg  
4. 参数：SLM透射函数 +mOtYfW  
4^ 6L])y  
T|2%b*/  
5. 由理想系统到实际系统 _:p_#3s$  
9:w,@Phe  
LhRe?U\  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 I8]NY !'cW  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 X3O$Sd(D  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 []!r|R3  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 -fg
KSJ7  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 U?j>28  

yZ0ZP  
Hbc&.W;g7[  
Fh$&puF2  
R0<Vd"  
应用示例详细内容 $QBUnLOek&  
`2+e\%f/0  
仿真&结果 n1(X%%2  
"q/M8  
1. VirtualLab中SLM的仿真 B&N&eRAE  
_N';`wjDY  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 XqH<)B ]  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 S5a<L_  
 为优化计算加入一个旋转平面 rXPx*/C  
wT yM9wz&  
G@!9)v]9  
A_|FsQ6$P  
2. 参数：双凸球面透镜 yvisoZX  
T=dvc}  
):ZumG#o  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 Kp8T;&<Iay  
 由于对称形状，前后焦距一致。 P[8N58#  
 参数是对应波长532nm。 17MjIX  
 透镜材料N-BK7。 S`w)b'B!M  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 bR,Iq}p  
9W$)W  
hO@3-SRa,k  
%]oLEmn}y  
o|q#A3%?  
Vnb#N4vR  
3. 结果：双凸球面透镜 |R
/50axI  
(C@@e'e  
F &}V65  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 {hR2
NUm  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 cSk}53  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 K.m[S[cy  
/
z:K#  
@ RBwT  
X-FHJ4  
K*FAngIB  
4. 参数：优化球面透镜 rtE,
SN  
I0RWdOK8K  
dxWw%_Q  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 /Ql}jSKi  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ,$-PC=Ti(  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 [F EQ@  
 透镜材料同样为N-BK7。 |Wk G='02  
hGV/P94  
}L9j`17  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 @CF4:NNHw  
K^\9R  
3IFU{0a`  
q|J]  
5. 结果：优化的球面透镜 _yUFe&  
m@~x*+Iz
 
)zo ;r!eP  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 cC.DBYV+-  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 2_X0Og8s[  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 "g-
NUl`'  
y>8?RX8  
uLF55:`<  
<bI,y_<K  
6. 参数：非球面透镜 ,RQ-w2j?  
EA.U>5Fq  
YyIt-fPZ  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 n TG|Isa  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 Vk-_H)*r  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 K>y+3HN[6  
f6nltZ  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 _wCSL.  
6bba}P  
+F|[9o z  
{'!~j!1'j  
plfB}p  
7. 结果：非球面透镜 S##W_OlrI  
x{$NstGB  
o1\8>Ew  
 生成期望的高帽光束形状。 s8Oz^5p(  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 y1X.Mvc  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。
k W,|>  
~\P.gSiz  
2uIAnbW]M  
l<0V0R(  
]mSVjF3l  
8. 总结 -eTGRr  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 nj mE>2  
?3#X5WT  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 h%%'{^>~  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 k"J
?-1L  
LKa_ofY  
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。 |4vk@0L  
5 *_#"  
扩展阅读 'mF}+v^  
I/g]9 y  
扩展阅读 [z\*Zg  
 开始视频 _wBPn6gg`  
-     光路图介绍 F/8y p<_r  
 该应用示例相关文件： &!ZpBR(  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 N*fN&0r  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 8J} J
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