[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) xrVZxK:!  
应用示例简述 ( ssH=a  
1. 系统细节 ;Nf hKu%K  
 光源 V> a3V'  
— 高斯激光束 |369@un6  
 组件 "aWX:WL&}s  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 39T&c85  
— 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 A,lw-(.z4Z  
 探测器 k]$E8[.t  
— 视觉感知的仿真 OpbT63@L  
— 高帽，转换效率，信噪比 *KjVPs  
 建模/设计 0|s$vqc  
— 场追迹： x|v[Dxf]  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 nhP~jJn  
B`Or#G3ph  
2. 系统说明 $qlqWy-s  
NkA6Cp[Q,1  
%<=vbL9  
|T$a+lHMD  
3. 建模&设计结果 ^mgI%_?
1  
0(9I\j5`TT  
不同真实傅里叶透镜的结果： ;%rs{XO9  
/
2_B$  
+<!)k?  
`!,\kc1  
4. 总结 N}+B:l]Qy  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 3\p]esse  
n$hqNsM  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 -Ty<9(~S  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 h2/dhp  
Ng."+&  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 J"D&q  
\}u7T[R=`  
应用示例详细内容 3d#9Wyxs  
PK-}Ldj  
系统参数 c;b[u:>~-  
e<L 9k}c  
1. 该应用实例的内容 |%:qhs,  
t7*G91Hoq&  
Gh$y#0qr  
} Jdh^t.  
f#;ubfi"z  
2. 仿真任务 r>@ B+Xi  
]s*[Lib  
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。 ^Kw&=u  
[NCXn>Z  
3. 参数：准直输入光源 =0PNHO\gl  
2\nB
qCxR  
=#.8$oa^  
Io,/ +#|  
4. 参数：SLM透射函数 \]f5  
Ersr\ZB  
8"?Vcw&  
5. 由理想系统到实际系统 gfdPx:7^  
w| -0@  
EaM"=g  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 k Z+q  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 6:|!1Pg5  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 PEX26==  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 +?"HTDBE||  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 (6ohrM>Q  
!~lVv&YO  
(1kn):  
DqurHQ z)m  
Y91 e1PsV  
应用示例详细内容 ~J:$gu~`  
g)Vq5en*  
仿真&结果 PSP1>-7)w  
Njy9JX  
1. VirtualLab中SLM的仿真 B&%L`v2
[  
AND7j
En  
 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)。 K)Df}fVOc  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 */%$6s~  
 为优化计算加入一个旋转平面 aWHd}%  
3i]"#wK  
oglXW
8  
Hl^aUp.c  
2. 参数：双凸球面透镜 M&|sR+$^  
vKU]80T  
"B|nhd  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ;H7EB`  
 由于对称形状，前后焦距一致。 wq:b j=j  
 参数是对应波长532nm。 rt5oRf:wY  
 透镜材料N-BK7。 l]a^"4L4`o  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 L<f-Ed9|  
`YFkY^T  
Qag|nLoT  
D:YN_J"kV  
vO}qjw  
a-T*'F  
3. 结果：双凸球面透镜 \b_-mnN"  
=gMaaGg p,  
jHkyF`<+  
 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。 [5]R?bQ0q{  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ?dp-}3/G  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 >%iu!H"  
k9*J*7l-m  
]uBT &  
$Qn&jI38  
gZw\*9Q9  
4. 参数：优化球面透镜 p&k0Rx0Q3  
q Axf5  
Ep^B
,;~  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 (A7T}
znG  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 a6;gBoV  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 <ldid]o #  
 透镜材料同样为N-BK7。 httls>:xB|  
]h #WkcXQ  
ox(*  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 P\D[n-&  
pd=7^"[};  
3mpP|b"  
?,WUJH?^  
5. 结果：优化的球面透镜 N+*(Y5TU  
.LX?VD  
B*9  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 aj&\CJ  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 )vO_sIbnW  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 rER~P\-  
MB}:GY?  
X }m7@r@  
pO\S#GnX  
6. 参数：非球面透镜 Hm.X}HO0L  
ot-(4Y  

8lMZ
 
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 jFgZ}Xp  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 R
M)1*l`!E  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 * zd.  
s ;48v  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 c}YJqhk0J  
$`^H:Djr  
0v;ve  
=fY lzZh  
8r2XGR  
7. 结果：非球面透镜 x*:n4FZ7b  
].LJt['%8  
D*|( p6v1&  
 生成期望的高帽光束形状。 kBrvl^D{5  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 kJ/+IGV^v  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 #N; 
$  
.=?Sz*3  
4+)Zk$E  
<MRC%!.  
%(fL?  
8. 总结 $B<~0'6}  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 1Pu ,:Jt  
C,[L/!  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 X d!Cp  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 baqn7k"  
IoQr+:_R  
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。 Z&TD+fT<  
/#29Y^Z)=  
扩展阅读 ri,2clp  
5@K\c6  
扩展阅读
IT,"8s  
 开始视频 g .3
f2w  
-     光路图介绍 XnD0eua#  
 该应用示例相关文件： nZe\5`  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 tzZ|S<e6=\  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 AD(xaQ&T