[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) WcXNc`x  
应用示例简述 ?|`n&HrP  
1. 系统细节 W7.RA>  
 光源 ,'<N
yA><  
— 高斯激光束 ^G5fs'd  
 组件 5&A' +]  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 !Dc;R+Ir0!  
— 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 z 36Y/{>[  
 探测器 ?#doH,  
— 视觉感知的仿真 S,,Wb&A$  
— 高帽，转换效率，信噪比 'F*OlZ!BWy  
 建模/设计 bF;|0X$ x  
— 场追迹： ",5=LW&,  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。
SN7_^F  
EronNtu8i  
2. 系统说明 'UGgY3  
wsR\qq  
-nD}k  
=_6 Q26  
3. 建模&设计结果 64y9.PY  
@QYCoEU8J  
不同真实傅里叶透镜的结果： q+;lxR5D  
&P*r66  
YXF^4||j.c  
gH"aMEC  
4. 总结 \O~WMN  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 uTl"4;&j  
OzH\YN  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 kA2)T,s74  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ~dgFr6  
nc.P  
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。 Q2m 5&yy@s  
!af;5F  
应用示例详细内容 Y_XRf8Sw  
:2b*E`+  
系统参数 )5x$J01S  
!QqVJ a{j  
1. 该应用实例的内容 a_DK"8I  
|llmq'Q  
AXo)(\  
q}E'x/s2m  
AGx(IK/_  
2. 仿真任务 >Fe=PRs  
FELW?Q?k  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 =*UVe%N4  
i4SWFa``  
3. 参数：准直输入光源 ep l1xfr  
ZxDh!_[s  
xi.QHKBZaH  
Vrp]YRL`  
4. 参数：SLM透射函数 !:_krLB<  
gaU^l73,C  
%yR80mn8  
5. 由理想系统到实际系统 # ?u bvSdU  
kc@\AZb  
*JWPt(bnI  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 Z]OX6G  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 #m'+1 s L  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 )1)&fN41i#  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 MGo`j:0  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 /pGx!  
0U2dNLc  
'?$<k@mJW  
)_l(WF.  
m .En!~t  
应用示例详细内容 1u* (=!  
x ;]em9b  
仿真&结果 `K2vG`c  
a uve&y"R  
1. VirtualLab中SLM的仿真 %VrMlG4hx  
#hEU)G'$+  
 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)。 You~ 6d6Om  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 *m6*sIR  
 为优化计算加入一个旋转平面 D6P/39}W  
NVDv
d6  
368H6 Jj  
O-+!KXHd[  
2. 参数：双凸球面透镜 8ePzUc\#  
NE@P8pQ>  
7. eiM!7g  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ><)fK5x  
 由于对称形状，前后焦距一致。 u3PM 7z!~  
 参数是对应波长532nm。 t\ 9Y)d  
 透镜材料N-BK7。 hnv0Loe.IW  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 p"n3JV.~k+  
A+hT2Ew@t}  
(`f)Tt=`  
(=s%>lW|  
`u8=~]rblj  
;:Y/"5h  
3. 结果：双凸球面透镜 mZ#IP  
J]&nZud`  
2\[ Q{T=Qe  
 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。 5=.mg6:  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 M[&p[P@  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 \@j3/!=,n%  
42 rIIJ1A  
DJH,#re>  
}An;)!>(nF  
X*M--*0q'  
4. 参数：优化球面透镜 \Xg`@JrTM  

WQY\R!+  
v/G^yZa  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 w"h'rw  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 xb^M33-y  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 mp0!S  
 透镜材料同样为N-BK7。 h56s~(?O  
@<p9O0  
dcN4N5r  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 C2K<CDVw  
$K!6T  
atfK?VK#
 
5{M$m&$1  
5. 结果：优化的球面透镜 z-h7v5i"  
z&A#d  
9CHn6 v ~)  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 _dn*H-5hO  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 $b"Ex>  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 2}#VB;B  
/C[XC7^4'  
4' <y  
-.7UpDg~  
6. 参数：非球面透镜 X#u< 3<P  
O>arCr=H  
cN#f$  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 !Y]%U @4}  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 i8(n(  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 eLop}*k  
6NzS<  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 &d[%  
J y0TVjA  
U,^jN|v  
ig:z[k?  
_zFJ]7Ym.)  
7. 结果：非球面透镜 H?dEgubg7]  
qyYf&VC}  
1s#GY<<  
 生成期望的高帽光束形状。 ]hA]o7k  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 uBBW2  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 Fk&A2C}$b  
~2?UEv6  
%'[ pucEF  
%{";RfSVX%  
0XrOOYmx  
8. 总结 vTYgWR,h  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ;WsV.n  
o|c"W}W  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 )]
m_ L$9  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 m_>~e}2'A  
0'tm.,  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 #Xd#Ncj  
&pLCN[a  
扩展阅读 \G &q[8F\  
.2STBh.;  
扩展阅读 R{Qvpd$y  
 开始视频 W|[k]A` 2  
-     光路图介绍 3ocRq %%K  
 该应用示例相关文件： aOo;~u2-=  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 kn7Qvk[+  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 Nx4X1j?-n