[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) [<CIh46S.  
应用示例简述 2
j*;1  
1. 系统细节 Q4i@y6z  
 光源 V/"P};n  
— 高斯激光束 sTv;Ogs.  
 组件 5F&xU$$a-  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ~?`V$G=?,  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 0<(F 8  
 探测器 !(QDhnx}9c  
— 视觉感知的仿真 av~dH=&=  
— 高帽，转换效率，信噪比 S&N[@G  
 建模/设计 X} <p|P+  
— 场追迹： >..C^8 "  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ;c};N(2  
XpS].P9  
2. 系统说明 ;]XKe')  
*c<0cHv*  
A"ApWJ3  
NFxs4:] RT  
3. 建模&设计结果 1HPYW7jk@"  
D}YAu,<K  
不同真实傅里叶透镜的结果： b9FfDDOq"  
OZ2YflT  
:56f  
/>FgDIO  
4. 总结 =GGt:3Kx-  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 :70n%3a  
N3O~_=/v?  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 iPoh2  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 vMT:j  
ii,/omn:  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 Wg\`!T  
yhwwF n\  
应用示例详细内容 x.J% c[Q8  
N i\*<:_  
系统参数 DSb/+8KT  
UTT7a"  
1. 该应用实例的内容 gpt98:w:  
3JnBKh\n  
dG{D2~#  
E}&Z=+v}  
T8*<  
2. 仿真任务 ;ndsq[k>  
>'\cNM~nf  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 +*Um:}&  
YSQB*FBz  
3. 参数：准直输入光源 *p&c}2'  
U2~7qC,!Do  
!+Ia#(  
8+gti*C?\  
4. 参数：SLM透射函数 7-*QF>w<a  
Tno[LP,  
e<Pbsj  
5. 由理想系统到实际系统 +vR$%  
Xn<~ln  
1K<4Kz~  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ,sU#{.(  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 Y%1J[W  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 Cq-d,  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 z@\r V@W5  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 =SY5E{`4p  
'%k<? *  
^Md
]e<WAp  
XI>|"*-l  
=v(MdjwFl  
应用示例详细内容 !kzC1U  
1O<Gg<<,e  
仿真&结果 Qf?5"=:#  
,<,ige  
1. VirtualLab中SLM的仿真 WGxe3(d  
iymOq9  
 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)#44  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 }YPW@g  
 为优化计算加入一个旋转平面 v7;zce/~  
I
n%K  
q;Y9_5S  
%j '_I\  
2. 参数：双凸球面透镜 co <ATx  
HLjXH#ry  
^\Bm5QkS  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ct,Iu+HJ  
 由于对称形状，前后焦距一致。 \ow3_^Bk  
 参数是对应波长532nm。 .*9+%FN  
 透镜材料N-BK7。 o_!=-AWV  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 CA0SH{PdW&  
c^N'g!on  
8XwZJ\5  
urJ>dw?FI  
dr25;L? B  
}7`HJ>+m)H  
3. 结果：双凸球面透镜 }Pu|%\  
tcovMn'  
1KH]l336D"  
 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。 6mFH>T*jzH  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 f?-=&||f78  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 76Drhh(  
:'\4%D=w  
;(]O*{F7k  
3' Ht
T   
aWp9K+4R$/  
4. 参数：优化球面透镜 ^LA.Y)4C2%  

qbrf;`  
r6B\yH2  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 Iyo ey  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 1l@gZI12#/  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 A5d(L4Q]a(  
 透镜材料同样为N-BK7。 [1I>Bc&o*  
/}_OCuJJ,  
XIv{jzgF  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 IW48Sg  
Je|D]w  
@<GVY))R8  
M<f=xY2$v  
5. 结果：优化的球面透镜 XHKVs  
S6.N)7y  
FTB@70  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 N8$MAW  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 :z;}:+7n  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。
Yl65|=ne  
_}_lrg}U  
1[QH68  
 T?!&a0  
6. 参数：非球面透镜 =xO q-M  
Tk9/1C{8  
\u|8MEB  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。
FZ!KZ!p  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 V;b^b5yZ>  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ]Q}z-U  
5kwDmJy  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 !&~8j7{  
>[4;K&$B  
7l-`k  
n&?]GyQ  
?}QHEk:H  
7. 结果：非球面透镜 o=!3=2@dh  
@2mJh^cj  
OG#7Va  
 生成期望的高帽光束形状。 w|6;Pf~1y)  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ^k&T?uU  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 7e,EI9?.  
QOG S` fh  
R:*I>cRs  
Ga4Ru  
# ;,b4O7@  
8. 总结 5 =Os sAr  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 #y~`nyg%|  
"s']@Qv  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 st;.Po[h  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 %4Nq T  
!_+LmBd G  
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。 #S[:Q.0 ;  
 E%g_O_  
扩展阅读 NT~L=xsY  
F,^<  
扩展阅读 :#!m(s`  
 开始视频 5S PGv}if  
-     光路图介绍 {7`eR2#Wq  
 该应用示例相关文件： 4m%RD&ZN
 
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 H6<\7W89y  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 1=DUFl.