[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) lRF_ k  
应用示例简述 D&z'tf5  
1. 系统细节 [6,]9|~  
 光源 :f?,]|]+-  
— 高斯激光束 W%cj39$  
 组件 .T#y N\S1  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 X%4uShM  
— 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 c:?#zX  
 探测器 IS0HV$OI  
— 视觉感知的仿真 @n~>j&Kp  
— 高帽，转换效率，信噪比 wZ]BY;  
 建模/设计 Oi kU$
~|  
— 场追迹： L#7)X5a__  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 Ww'TCWk@  
V 9QvQA r  
2. 系统说明 I9:G9  
)MD*)O  
ctc`^#q  
we:5gK&  
3. 建模&设计结果 `L"p)5H  
m]-v IUpb  
不同真实傅里叶透镜的结果： X5L(_0?F1  
7/^TwNsv  
0XQ".:+h  
X>6~{3  
4. 总结 sO{0hZkc  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 @R'g@+{I  
9h3~;Q  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 a!0?L0_W&  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 #5ohmp,u  
A5.'h<  
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。 k[r./xEv+t  
O)U$Ef  
应用示例详细内容 RXx?/\~yd;  
sh
Dt&_n  
系统参数 I7
G\X#,iz  
6wpND|cT  
1. 该应用实例的内容 wCq)w=,  
TN |{
P  
!0. 5  
?(,5eg  
_V7^sk!  
2. 仿真任务 5&rCNi*\  
VH7iH|eW  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 cT>z  
/K1$_  
3. 参数：准直输入光源 ?) ,xZ1"  
+4:+qGAJ{  
9A} kkMB:  
6t7;}t]t  
4. 参数：SLM透射函数 B GEJiLH  
)HzITsFZKT  
Yyo9{4v+p{  
5. 由理想系统到实际系统 7u`}t83a  
'#4mDz~  
,a]~hNR*X  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 zFdz]z3  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ,],JI|Rl8c  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 u'~b<@wHB  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 @8<uAu%  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 E!}-qbH^  
}%>$}4 ,  
+sR *d  
|Z7bd^  
@Pb 1QLiz  
应用示例详细内容 mk`cyN>m  
P{i8  
仿真&结果 L$u&~"z-  
7].IT(  
1. VirtualLab中SLM的仿真 2$i 0yPv  
*Xtc`XH  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 Acq>M^E3  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 WH*=81)zp  
 为优化计算加入一个旋转平面 dVmAMQk.g  
eR* ]<0=  
#g`cih=QL  
]g-qWSKU  
2. 参数：双凸球面透镜 w7t"&=pF7  
6m{$rBR  
z7Rcnr;  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 u.L8tR:(  
 由于对称形状，前后焦距一致。 }b]y 0"  
 参数是对应波长532nm。 iJaNP%N  
 透镜材料N-BK7。 ! ?U^+)^$  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 i;'X}KW  
@#--dOWYR  
'3_B1
iAv  
Q0"F>%Cn  
zS"zb  

hPXVPLm7I  
3. 结果：双凸球面透镜 p|9ECdU>;  
=|5bhwU]  
&CeF^  
 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。 d7K17KiC  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 MoR-8vnJ  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 AGJ=de.  
HAU
TCX  
g d}TTe  
7F9g:r/^  
gS<{ekN  
4. 参数：优化球面透镜 R EH&kcn  
;!Z7-OZX  
-2na::<K  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 [@)z$W  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 /'=^^%&:B  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 H.mQbD`X  
 透镜材料同样为N-BK7。 U;Y}2  
19-yM`O  
GoVPo'  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 -"dy z(  
4k2c mM$  
K#C56k q&  
iN/!k.ybW}  
5. 结果：优化的球面透镜 HYYx*CJ)  
@?cXa: tX  
~Ow23N  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 qH$rvD!]  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 -0IFPL8  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 FjLv*K[#d  
(kNTXhAr4  
BaTOh'52  
2#A9D.- h  
6. 参数：非球面透镜 *9{Wn7pck/  

Ft8h=  
[ma#8p)  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 +ET  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 CU^3L|f2N  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 EC!Cv;'  
T2_#[bk*d  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 uZ?CVluP  
nMdN$E  
CJtjn  
;OCI.S8  
lLFBop  
7. 结果：非球面透镜 Q
Oy&!6  
4N=Ie}_`  
i|{nj\6w^  
 生成期望的高帽光束形状。 :w_1J'D}  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 d47:2Zj  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 )MW}!U9G  

aKzD63  
_@;3$eB  
=y]b|"s~2  
&
vvx"  
8. 总结 8]MzOGB8  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 k3.p@8@:  
$yqq.#1  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 QuRg(K%:  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 "LIii1]k  
p#BvlS=D  
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。 lR2;g:&H  
*vE C,)  
扩展阅读 5Zm_^IS  
yrNc[kS/  
扩展阅读 zXU{p\;)\  
 开始视频 ;fME4Sp  
-     光路图介绍 M`fXH 3D  
 该应用示例相关文件： i/Lq2n3 )  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 <$2zr4  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真
Jl4XE%0