[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) i\p:#'zk5  
应用示例简述 QIAR  
1. 系统细节 h>3H7n.  
 光源 y1C/v:;  
— 高斯激光束 #T%zfcUj  
 组件 K]"Kf{bx  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 25em[Q:  
— 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 5"=:#zN  
 探测器 l{%a&/  
— 视觉感知的仿真 t[2i$%NVM  
— 高帽，转换效率，信噪比 7rIlTrG  
 建模/设计 Z"tQpJ
g  
— 场追迹： mk=#\>  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 (@Zcx9  
sh6(z?KP  
2. 系统说明 T]71lRY5  
|Fv?6qw+  
A&N*F"q  
%h+uD^^$  
3. 建模&设计结果 ")M;+<c"l  
aZgNPw  
不同真实傅里叶透镜的结果： WK;(P4Z  
t)I0lnbs  
Y6VQ:glDT-  
qG9qN.|dC  
4. 总结 j'Wp
  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ct0v$ct>f  
2 sSwDF  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 [hU=mS8=^  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 O5-;I,)H  
9^zx8MRXd  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 F]5\YYXO  
F<r4CHfh;  
应用示例详细内容 m2b
`/JW  
tpU D0Z)  
系统参数 Gvn: c/m;  
!6E:5=L^  
1. 该应用实例的内容 Y/P]5: =h  
;3UvkN  
0j$OE  
Dl\d_:+  
sqG`"O4W  
2. 仿真任务 EcW1;wH  
&@; RI~  
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。 q\H7&w  
k7Oy5$##  
3. 参数：准直输入光源 Ab g$W/(|  
%6]\^
 
M(5D'4.  
RpN <=  
4. 参数：SLM透射函数 J3&Sj{ o  
.Cr1,Po  
Gl>E[iO  
5. 由理想系统到实际系统 <E}N=J
'uJ  
GCH[lb>IJv  
.,mM%w,^O  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 \7 Mq $d  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 g7Z9F[d  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 q?iCc c  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 & rQD`E/  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 kY!C_kFcn  
Tc_do"uU  
sVoR?peQ  
%MuaW(I o  
s##Ay{  
应用示例详细内容 SG`)PW?  
w\DspF  
仿真&结果 7TdQRB  
Ff)@L-Y\K  
1. VirtualLab中SLM的仿真 w, 7Cr  
u _X}-U  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 jGiw96,Y  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 o=mo/N4  
 为优化计算加入一个旋转平面 6eo4#/+%  
Y^3)!>  
>)y$mc6  
l0#4Fma  
2. 参数：双凸球面透镜 5H
y3\_ +  
Y?t2,cm  
[`9^QEj  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 dyl 0]Z  
 由于对称形状，前后焦距一致。 qmID-t"  
 参数是对应波长532nm。 xFX&9^Uk  
 透镜材料N-BK7。 d<v~=  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 G1p'p&x.  
K @C4*?P  
?\M)WDO  
ifHU|0_=  
_XWnS9  
BPiiexTV9  
3. 结果：双凸球面透镜 GoL|iNW`  
@E(P9zQ/zy  
19&)Yd1  
 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。 R9r)C{63S&  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。  z \^  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。

< GU  
|Q6h/"2  
%GVN4y&  
sL8>GtVo  
l_b_-p  
4. 参数：优化球面透镜 h[,XemwX  
#@q1Ko!NZ  
F~'sT}A*  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 S2bexbp0o  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。
}v&K~!*  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 Onyh1  
 透镜材料同样为N-BK7。 zQt1;bo  
jf8w7T  
vuW-}fY;  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 G}q<{<+$  
FXxN>\76.  
2;h+;G  
c`pYc  
5. 结果：优化的球面透镜 hWm0$v1p  
tStJ2-5*t  
w#rVSSXQ3  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 3jS7 uU  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 ^} tuP  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 )Z&HuEg{ZR  
{F/q{c~]  
xjE7DCmA  
K,]woNxaw  
6. 参数：非球面透镜 <oQ6ZX  
+2El  
sX Z4U0#  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 Gg}t-_M  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 0a@c/XGBp  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 i
!tc  
Eh:yRJ_8  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 1B(G]o_>!  
yj'Cy8  
+~:x}QwGT  
5e)i!;7Uv  
q{[1fE"[K4  
7. 结果：非球面透镜 !@A|L#*  
fH; |Rm  
!%X>rGkc  
 生成期望的高帽光束形状。 ~PCTLP~zI  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 =m
7CJc
 
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 G$|G w  
0:jsV|5B8  
50COL66:7  
/8:gVXZi  
~6] )*y  
8. 总结 'r6cVBb}  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 [+_\z',u  
5%'o%`?i  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 \6U 2-m'  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ?~{rf:Y  
tD865gi  
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。 1]HHe*'Z  
ta@ISRK  
扩展阅读 3F;EE:  
rYD']%2  
扩展阅读 B5D3_iX]  
 开始视频 EkDws`@  
-     光路图介绍 ixg\[5.Q+  
 该应用示例相关文件： HhzkMJR8  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 coW)_~U|  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 W31LNysH!;