[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) 8:)[.  
应用示例简述 7r^Cs#b+I  
1. 系统细节 !#~KSO}zW2  
 光源 Na@;F{  
— 高斯激光束  JZ+6)R  
 组件 w>8kBQ
?b  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 v9FR  
— 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 1zC
u1'Wv  
 探测器 'n>44_7L  
— 视觉感知的仿真 4f~sRu
bK  
— 高帽，转换效率，信噪比 EZ:? (|
h  
 建模/设计 pJs`/  
— 场追迹： 8EMBqhl  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 IZm6.F  
$_;rqTk]g  
2. 系统说明 U;IGV~oT  
60]VOQku  
po\jhfn  
:*BN>*1^\r  
3. 建模&设计结果 Ph%ylS/T{  
H C,5j)1  
不同真实傅里叶透镜的结果： (n8?+GCa  
\y%"tJ~N{  
\At~94  
,9}JPv4Z  
4. 总结 V=p"1!(  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 #pgD-0_  
3 !8#wn  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 .>}I/+n  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Z.!<YfA)  
}!k?.(hpE  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 EC0B6!C&7  
`?.6}*4@_A  
应用示例详细内容 X Db%-  
-,YI>!  
系统参数 0TA8#c  
1Az&BZU[  
1. 该应用实例的内容 & wtE"w  
m1jEky(  
u{&=$[;  
DJ7ak>
"R  
re/u3\S  
2. 仿真任务 A'7Y{oPHX  
p>\[[Md  
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。 <*z'sUh+}  
QxaMe
8(  
3. 参数：准直输入光源 l3BN,HNv+  
W`JI/  
TCzlu#w  
Ye4 &4t  
4. 参数：SLM透射函数 R[6R)#o  
Z:,\FB_U  
#:yAi_Ct  
5. 由理想系统到实际系统 {+cx}`  
;`c:Law4  
#y7MB6-  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 f. >[ J  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 w5s&Ws  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 ujE~#b}X  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 FZ<6kk4  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 EZ/_uj2&SN  
~N; dX[@BT  
*y|w9rp  
F=5vAv1  
tj00xYY  
应用示例详细内容 9}2/ko  
GHLnwym  
仿真&结果 7b-[# g  
R\n@q_!`X  
1. VirtualLab中SLM的仿真 > 2/j  
>YXb"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)。 ow 6\j:$?  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 z;@<
J8I  
 为优化计算加入一个旋转平面 `FNU- I4s  
yB*aG  
)>b1%x} =  
y c<%f  
2. 参数：双凸球面透镜 P|?nx"c  
WdC7CK  
+/n]9l]#h  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 tRc3<>  
 由于对称形状，前后焦距一致。 ASMItT  
 参数是对应波长532nm。 knHrMD;  
 透镜材料N-BK7。 S\sy^Kt~4:  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 &1=,?s]&  
#z.\
pd  
d3?gh[$  
V_v+ic^  
>d
F #1  
&.z-itiV  
3. 结果：双凸球面透镜 v[x 5@$  
n31nORx50  
F{7 BY~d  
 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。 hhylsm  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 d3T7$'l$  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 1uA-!T*e>  
CnY dj~  
>[T6/#M  
5qqU8I  
/Z#AHfKF  
4. 参数：优化球面透镜 n],cs  
@N>rOA  
-ECnX/ "  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 C;70,!3  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 B1i'Mzm-4  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 GLV`IkU %  
 透镜材料同样为N-BK7。 [czWUD

 
7A<}JaE!,  
j.c4  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003
Cd p_niF  
+{)V%"{u:  
+'` ^ N  
T~}g{q,tR  
5. 结果：优化的球面透镜 Dn~t_n  
H0.&~!,*  
iHo0:J~  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 n1+J{EPH  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 9@Z++J.^y  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 L`^v"W()  
KHaYb5(a[  
=E~SaT  
)OGO wStz  
6. 参数：非球面透镜 W$" >\A0%  
JvW!w)$pY  
<lPHeO<^]  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 xxdxRy9/  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 dUceZmAl  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 2b#>
~  
%=v<3  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 *;.:UR[i  
hM(Hq4ed,  
O}lqY?0*  
DB] ]6  
VN@ZYSs  
7. 结果：非球面透镜 n6INI~,  
:Sk<0VVd7  
%o0.8qVJi  
 生成期望的高帽光束形状。 3e^'mT  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 mO\=#Q>  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 1g|6,J  
|qibO \_  
D2#.qoP #  
(]<G)+*  
?[O Sy.6  
8. 总结 kca  Y  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 pQ+4++7ID  
gJZ9XLPC  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 FkoN+\d  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 vnz}Pr! c  
=Sn!'@%U]  
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。 v#KE"m  
Aa%ks+1  
扩展阅读 =G<S!qW  
\V<deMb=  
扩展阅读 JvLa@E)  
 开始视频 \RTXfe-`  
-     光路图介绍 =CO#Q$
 
 该应用示例相关文件： y `w5u.'  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 Lec%kC  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 r+Y]S-o: