[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) ^KlW"2:  
应用示例简述 eH0^d5bH  
1. 系统细节 ;ZasK0  
 光源 )XFaVkQ}  
— 高斯激光束 CogN1,GJ  
 组件 bF"1M#u:
 
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 9ZYT#h  
— 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 >QA;02  
 探测器 GW;\3@o  
— 视觉感知的仿真 bJWPr  
— 高帽，转换效率，信噪比 5`3Wua  
 建模/设计 0
t^Tm0RzH  
— 场追迹： ab@1JAgs  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 =Z(_lLNmh  
4.t72*ML  
2. 系统说明 o<\uH
r3  
n2p(@  
DwNEqHi  
7_G$&  
3. 建模&设计结果 57S!X|CE  
Mhwuh`v%  
不同真实傅里叶透镜的结果： x("V+y*  
|Nf90.dL  
q+J;^u"E  
x^959QO~  
4. 总结 ->u}b?aF  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 @
5,Xr`]  
02F\1fXS  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 9sId2py]W  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 LJ{P93aq`^  
|z 8Wh  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 71I: P|.>  
kp=wz0#  
应用示例详细内容 ^77Q4"{W  
Z'cL"n\9R]  
系统参数 N,0&xg3  
GU,ztO.w3  
1. 该应用实例的内容 vFx0B?  
R[bI4|t  
[+2iwfD  
D\LXjEme.  
I$R
a*r  
2. 仿真任务 cxB{EH,2Um  
`%<^$Ng
;  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 H3Zsm)+:  
6}"t;4@$x  
3. 参数：准直输入光源 ]7/6u.G7R  
(DTXc2)c  
wticA#mb  
)d =8)9B  
4. 参数：SLM透射函数 3o.9}`/  
k@=w? m  
TJ`Jqnh  
5. 由理想系统到实际系统 #k/N
S  
.ZVADVg\  
D6NgdE7b  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 'g#EBy  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 6b7SA,  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 2)4oe  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 %1UdG6&J_  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 +hL%8CVU M  
^
,sKj-  
V")u y&Ob  
V 3yt{3Or  
UgC{  
应用示例详细内容 &Z%|H>+;T  

0~GtK8^B  
仿真&结果 2J1YrHj3  
]R%+  
1. VirtualLab中SLM的仿真 Bf+7;4-  
FJH'!P\  
 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)。 2r*Yd(e  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 l0@+&Xj  
 为优化计算加入一个旋转平面 i8+[-mh  
/{sFrEMP\  
+-d)/h.7  
*)82iD  
2. 参数：双凸球面透镜 01&J7A2  
tv\_& ({  
D\9
-MXc1  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 dHJ#xmE!pP  
 由于对称形状，前后焦距一致。 r{ }&* Y  
 参数是对应波长532nm。 {OGv1\ol&  
 透镜材料N-BK7。 W,-fnJk  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ]zUvs6ksLG  
tZ*z.3\<  
G~FAChI8![  
T$vDw|KSVP  
^R;rrn{^  
]J)3y+;P  
3. 结果：双凸球面透镜 ?o883!&v  

#z&@f  
fXfO9{E  
 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。 )a0%62  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ")i>-1_H  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 U%T{~f  
XmI63W*  
:W*']8 M-  
Bq*aP*jv  
D
B>.Uf"  
4. 参数：优化球面透镜 /+g)J0
u  
KX
vBJA$  
>xK!J?!K  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 SM1[)jZ-  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 +L
>?kr[i[  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 h&O8e;S#  
 透镜材料同样为N-BK7。 SQ0t28N3h  
pj/w9j G6  
i?D KKjN$  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 a
i@hQJ*  
'pQ\BH  
6>R|B?I%  
d^W1;0  
5. 结果：优化的球面透镜 o{I]c#W  
H%^j yGS  
`S+B-I0  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 lVR a{._m  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 gK+/wTQ%  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 '%\FT-{  
w</qUOx  
29
~Bu5  
;fl3'.S[  
6. 参数：非球面透镜 Ks_B%d  
ux=0N]lc  
T2p;#)dP  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 _DAj$$ Ru4  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 V3t;V-Lkt  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 8P[aX3T7G  
@b5zHXF83E  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 hH])0C  
O=2SDuBZ  
at5>h   
+:jx{*}jo  
9zs!rlzQ  
7. 结果：非球面透镜 -lDAxp6p  
3qNLosm#M  
7v{s?h->$  
 生成期望的高帽光束形状。 TeXt'G=M  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 GRq0nhJ  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 KCc7u8   
WPbG3FrL!  
" _{o}
8L  
d@aPhzLu  
"B"Yfg[  
8. 总结 I?Fv!5p  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 %{*)-_M  
l:$i}
.C  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ~f5g\n;  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 5kbbeO|0G  
;eQOBGX9  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 H\!p%Y  
M*n@djL$\~  
扩展阅读 k/]4L!/ T  
6X`i*T$.  
扩展阅读 r>Rm=eKJ  
 开始视频 :y%CP8  
-     光路图介绍 "s3eO  
 该应用示例相关文件： mNDz|Ln  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 6xq/  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 9Impp5`/B