[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) vh.-9eD  
应用示例简述 EnG
h&]  
1. 系统细节 ~5&B#Sm[G  
 光源 &#JYh=#  
— 高斯激光束 L[ZS17;*  
 组件 X{Fr  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ~n8UN<  
— 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(uDkX  
 探测器 je@&|9h  
— 视觉感知的仿真 :2H]DDg(  
— 高帽，转换效率，信噪比 e`co:HO`#  
 建模/设计 8o[gzW:Q)U  
— 场追迹： -.r"|\1X  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 $@@ii+W}\  
CuK>1_Dq  
2. 系统说明 KTt+}-vP^  
3b\s;!  
]h
~F%   
YO-B|f  
3. 建模&设计结果 pj<aMh  
*Lxt{z`9  
不同真实傅里叶透镜的结果： [) 0JI6  
`y61B
z  
w,X)g{^T  
)Nqx=ms[(!  
4. 总结 @`)>-k  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 VQ,5&-9Y3  
@sG*u >   
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 yZ{N$ch5b  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 K
\KQ(N8F  
p7 !y#  
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。 o2B|r`R  
`k>C%6FG$#  
应用示例详细内容 hxj\  
6\u. [2lE^  
系统参数 *^Zt)U1$|  
$W=)-X\>  
1. 该应用实例的内容  ]Tb?z&  
T[^&ZS]s  
hSxK*.W*3  
_f8H%Kgk;  
EZ{{p+e^  
2. 仿真任务 Zyr|J!VF  
)b (+=  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 %,1TAmJfHa  
/k?l%AH  
3. 参数：准直输入光源 r>! @Z2%s  
QnOs8%HS-  
n|?sNM<J3  
5x|$q
kI  
4. 参数：SLM透射函数 IJKdVb~   
n:B)
{'S  
)X," NJG  
5. 由理想系统到实际系统 Ym"^Ds}  
B_iaty   
7[='m{{=C  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 WF*j^ %5  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ;F*^c )  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 lK/4"&  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 TghT{h@  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 kCEo*/,  
.SmG)5U]  
E
k_&E7  
!<=(/4o&P  
V1
Ojr~iM  
应用示例详细内容 k"%JyO8Y
 
^`M%g2x  
仿真&结果 ;7EeRM*  
>TM{2b,(p  
1. VirtualLab中SLM的仿真 f3n^Sw&Q(Q  
Jw}&[  
 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)。 o\ce|Dzt  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 IY6Qd4157  
 为优化计算加入一个旋转平面 !-n*]C  
<+r~?X_  
A@?-
"=h}  
rN7JJHV  
2. 参数：双凸球面透镜 'AWWdz  
9=6BQ`u  
z>0$SBQ-  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 tS\Db'C7  
 由于对称形状，前后焦距一致。 82+2PE{  
 参数是对应波长532nm。 ">_|!B&wb^  
 透镜材料N-BK7。 ~`Vo0Z*S  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 _g9j_
x:=  
>'=9sCi  
Vv5T(~  
/&G|.Cx  
ZwY mR=  
Il>o60u1  
3. 结果：双凸球面透镜 Y1>OhHuN  
c;]^aaQ+>  
b;*'j9ly  
 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。 _<2{8>EVf  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 /*e<r6  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 TG8U=9qt  
gaNe\  

hT_Q_1,  
S76MY&Vx23  
pRxVsOb  
4. 参数：优化球面透镜 DzA'MX  
8 l= EL7  
T*Ge67  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。
(RrC<5"  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 K0o${%'@7  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 GV) "[O  
 透镜材料同样为N-BK7。 =_3rc\0  
p
/u  
ME!P{ _/  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 FYu30  
DnhbMxh8o  
x[)]u8^A  
vaHtWz!P  
5. 结果：优化的球面透镜 sK9RViqF\  
D%?9[Qb  
 Y%y  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 w8N1-D42  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 m~W[,7NE0&  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 z0a`*3 -2  
I`jG  
xQzW6H|  
Y}q~Km  
6. 参数：非球面透镜 &Qj1uf92.  
r~7
}w4U  
`HYj:4v'  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 @x A^F%(  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 "+`u ]  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 I1s= =  
JV4fL~  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 u0)9IZxc  
vF~q".imC  
q(R|3l^6T  
O8v9tGZoh  
<"3${'$k`  
7. 结果：非球面透镜 ,!,M'<?"  
u#y)+A2&!  
r}Gku0Hu_E  
 生成期望的高帽光束形状。 m J$[X  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 {%P2.:  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 *wd=&Z^19  
e0ni  
x;} 25A|  
o /1+ }f  

& @_
PY  
8. 总结 `)KGajB  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ?|}qT05  
D^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。 &%)F5PT  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。  4m=0e  
aTvLQ@MQ  
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。 jA~omX2A  
r~oUln<[  
扩展阅读 M$>Nd6,@N  
'^7UcgugB  
扩展阅读 X_bB6A6  
 开始视频 KyP@ hhj  
-     光路图介绍 xb9^WvV  
 该应用示例相关文件： OUO'w6m!  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 saQo]6#  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 <HS{A$]