[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) ay28%[Q b4  
应用示例简述 y$L&N0z  
1. 系统细节 'gk^NAG2^E  
 光源 xf{=~j/L  
— 高斯激光束 5)M#hx%]#  
 组件 "+BuFhSLf  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 hrbeTtqi  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 ]Vf2Mn=]"  
 探测器 `P;uPQDzZ3  
— 视觉感知的仿真 =&vRT;6  
— 高帽，转换效率，信噪比 {.UK{nA?sm  
 建模/设计 H"|oI|~  
— 场追迹：  c$)!02  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 S,C/l1s  

PO=A^b  
2. 系统说明 m] @
o1J  
Zor Q2>  
;B"S*wYMN  
N3Z6o.k  
3. 建模&设计结果 8
;Df/%  
HOVzpj  
不同真实傅里叶透镜的结果： SJ:Wr{ Or3  
6^nxw>-  
o31pF  
X!]p8Q y  
4. 总结 QWK\6  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Dn;$4Dak(  
Oxh.&  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 2iWxx:e  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 K.6xNQl{}  
>zv}59M  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 yrR,7vJ  
IN!IjInaT@  
应用示例详细内容 w;T?m,"  
+/8KN  
系统参数 a]R1Fi0n  
1?T^jcny:M  
1. 该应用实例的内容 ZRoOdo94  
{>>Gc2UT  
(t-JGye>  
J<7nOB}OD  
'FGf#l<  
2. 仿真任务 5> =Ia@I   
x^6
sjfAW  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 #pp6 ycy  
[moz{Y  
3. 参数：准直输入光源 iYzm<3n
?  
mybjcsV4  
OW8"7*irT  
[+4--#&{  
4. 参数：SLM透射函数 =h}IyY@o  
8@4)p.{5I  
2sXX0kq~V  
5. 由理想系统到实际系统 MIWI0bnf  
'B$qq[l]S  
,W~a%8*  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 NxQ+z^o\  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 v8o{3wJ  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 Y,C3E>}Dq  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 wr;8o*~  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 9WsGoZPn  
EX^j^#N  
TZ%u;tBH:  
=lqGt.x  
H-1y2AQ  
应用示例详细内容 Ue)8g#  

`SO"F,  
仿真&结果 S,TK;g
 
R} aHo0r  
1. VirtualLab中SLM的仿真 X3;|h93.a  
7tr;adj
s  
 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)。 <xQHb^:  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 EBPm7{&0|  
 为优化计算加入一个旋转平面 ^3  '7  
`?R~iLIAq  
!|gln)
|A  
GT} =(sD L  
2. 参数：双凸球面透镜 +gQoYlso  
Jd>"g9  
C@i4[g
){  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。
5%n  
 由于对称形状，前后焦距一致。 DU/WB  
 参数是对应波长532nm。 (lY<\l
 
 透镜材料N-BK7。 [#emm
1k  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 L5tSS=  
e$+?l~  
^s&
1,  
REvY`   
l|P(S(ikh  
H%:~&_D  
3. 结果：双凸球面透镜 sOBy)vq?\  
Z@I.socA  
A<zSh}eh6  
 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。 OK}+:Y  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 `kdP)lI `  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 8UyYN$7V  
b{o%`B*  
"`AIU}[_I  
vUXas*s4  
tOK lCc  
4. 参数：优化球面透镜 <ZV !fn  
P]4C/UDS-~  
_ ecKX</Q  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 v<z%\`y  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。
{-(B  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 xxh(VQdg  
 透镜材料同样为N-BK7。 _f8<t=R  
"=uphBZog  
|3?q
L  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 SqhG\qE{Qj  
N!}r(Dd*  
TrHz(no  
:N<ZO`l?  
5. 结果：优化的球面透镜 U[b$VZ}  
 SoY=
  
p}j$p'D.RI  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 8%s_~Yc  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 8pfQAzl  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 9:!<=rk  
4|*H0}HOm  
E5P?(5Nv  
4 |E`  
6. 参数：非球面透镜 4%TY` II  
_-^Lr /`G!  
TM8WaH 
  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 =8?gx$r2  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 9WaKsdf  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 &n.7~C]R  
_ FcfNF  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 G9.
+N~GZ.  
).0h4oHSj  
C%8jWc  
:_%  
]e?cKC\"e  
7. 结果：非球面透镜 821@qr|`e  
jjgjeY
 
jOppru5U  
 生成期望的高帽光束形状。 "Ldi<xq%xl  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 URq{#,~CT  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ,ufB*[~  
+SGM3tY  
&}P{w  
7tgn"wK  
;Zb+WGyj  
8. 总结 ]g jhrD  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 $0C1';=^}  
1>$fLbmkI  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ZW$P
Jmz  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 0Bx.
jx0?  
ad).X:Qs  
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。 tl|Qw";I  
"pb,|U
 
扩展阅读 xyK_1n@b  
je6H}eWTC6  
扩展阅读 t =ErJ  
 开始视频 :zk69P3  
-     光路图介绍 t1,sG8Z  
 该应用示例相关文件： uUXvBA?l  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 u:r'&#jb~@  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 kK]JN