[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) p# JPLCs  
应用示例简述 lf#5X)V  
1. 系统细节  lofP$  
 光源 eh}|Wd7J  
— 高斯激光束 z||FmL{  
 组件 j937tn!Q  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 OmlM9cXm^4  
— 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 ;$3e
pP  
 探测器 )=AWgA  
— 视觉感知的仿真 <Vl`EfA(  
— 高帽，转换效率，信噪比 cCs@[D#O1  
 建模/设计 uAu'2M,_  
— 场追迹： -ufaV#  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 RQU-]qQ8BM  
ogqKM_  
2. 系统说明 g%okYH?  
|E&|6h1  
wRg[Mu,Q5  
IV~5Y{(l  
3. 建模&设计结果 gfiFRwC`v  
`NfwW
:  
不同真实傅里叶透镜的结果： 39A|6>-?  
+I+RNXR/{  
0{/
'[o7  
q"Sja!-;|  
4. 总结 ; W$.>*O  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 a:KL{e[  
9M-W 1prb  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 -Gjz+cRns  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 q8MyEoc:n  
Zt}b}Bz  
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。 EAHdt=8W{  
,(f({l[J}  
应用示例详细内容 ' pIC~  
Z/q'^PB p  
系统参数 >M^:x-mib  
Fb ~h{  
1. 该应用实例的内容 {vk%&{D0)  
S<z8  
|@VhR(^O$  
pZ]&M@Ijp  
=&PO_t5)z  
2. 仿真任务 JOyM#g9-?  
!Ej?9LHo  
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。 *VaQ\]:d  
(:R5"|]@<x  
3. 参数：准直输入光源 O^8=Xj#}  
#mD_<@@  
l
T~WP)  
7Kpv fyL{  
4. 参数：SLM透射函数 $ago  
pcQgWjfS  
nI] zRduC  
5. 由理想系统到实际系统 bK{ VjXF  
nELY(z  
> w SI0N  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 AmJdZs|/  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ?5F;4oR2g  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 i-.AD4  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 :w)9
(5  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 ED);2*qP}  
zjSHa'9*  

&da:{  
Df$~=A}  
{XV'C@B  
应用示例详细内容 "~KTLf  
*;Cpz[N  
仿真&结果 TaF;PGjVw  
bdEIvf7  
1. VirtualLab中SLM的仿真 uMRzUK`QK  
d^`;tD  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 /FjdcH=  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 6$l?D^{  
 为优化计算加入一个旋转平面 wO6>jW 7  
S,Q(,e^&  
8idIJm%y  
)`6OSB  
2. 参数：双凸球面透镜 4YoQ*NQw-  
4vNH"72P  
\f=kQbM  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 / %iS\R%ca  
 由于对称形状，前后焦距一致。 Sggl*V/q  
 参数是对应波长532nm。 h")7kjM  
 透镜材料N-BK7。 qn'TIE.  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 +|x%a2?x:  
(*,R21<%  
X":2o|R  
&wN}<Ge6  
U#<{RqY  

Vv+ oq5hf  
3. 结果：双凸球面透镜 \tY7Ga%c  
M1T.  
L+eK)Q  
 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。 keStK8  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 \HQ.Pwr 6  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 F?ps? e  
cl |}0Q5  
*SpE XO  
0f
K#:6  
x(p/9$.#  
4. 参数：优化球面透镜 G:`So  
W|(<z'S  
t:xTmK&vt  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 O^ 5C  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ZI8@ 6L\  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ^(@]5
$^Z  
 透镜材料同样为N-BK7。 {xOzxLB;  
K@/dQV%Z  
Kaaz,C.$^  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 }5}>B *  
PYzTKjw  
Wg<o%6`  
. ~a~(|  
5. 结果：优化的球面透镜 pbIVj3-lY  
hlz/TIP^N3  
d`%7Pk  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 +_QcLuV,  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 5PP^w~n  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 8@|{n`n]  
2=%]Ax"R  
`B,R+==G:  
mS49l  
6. 参数：非球面透镜 -KfMKN~  
IWI$@dng6  
z46Sh&+  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 oq b(w+<  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 $iA:3DM07  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 _1WA:7$C  
Y{Lxo])e  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 @\>7 wt_'  
Bgp%hK  
I|;C}lfp  
`.]oH1\  
c0w1 N]+Ne  
7. 结果：非球面透镜 IGab~`c-[  
l)'*jZ  
gA3f@7}d  
 生成期望的高帽光束形状。 #&?}h)Jr'  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 D 5:'2i  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 H ]!P[?  
 ':DL  
:"b:uQ  
-3 "<znv  
G]mD_J1$  
8. 总结 }wI+eMr  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 7s;;2<k;_  
?ef7%0  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 4Y4zBD=<  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 NgF"1E  
1Tev&J  
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}GRU)  
(uC@cVkP  
扩展阅读 Md8<IFi9]Q  
$@L2zl1  
扩展阅读 bqaj~:}@  
 开始视频 \MPbG$ ^  
-     光路图介绍 Y^;izM}  
 该应用示例相关文件： ,}9 tJY@E  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 _j*I\  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 ;E>#qYC6