[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) u1;sH{YK>  
应用示例简述 K;j0
cxl  
1. 系统细节 '|J~2rbyr  
 光源 u
F<}zFS  
— 高斯激光束 C8t;E`  
 组件 PT39VI =  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ;:obg/;uJ  
— 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 !q!5D`  
 探测器 i+ICgMcd  
— 视觉感知的仿真 GUn$IPOM  
— 高帽，转换效率，信噪比 <%?!3 n*  
 建模/设计 +;/ s0  
— 场追迹： sWv!ig_  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 Z;~7L*|  
~yiw{:\  
2. 系统说明 O;+ sAt  
{4eI}p<  
D6,Ol4d  
^C'{# p"  
3. 建模&设计结果 )~-r&Q5d  
8_/,`}9   
不同真实傅里叶透镜的结果： .<4U2h  
xSrjN  
RA1K$D ?A  
XwIKpr8  
4. 总结 sA2esA@C<o  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 MSE0z!t  
XaF;IS@A  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 0K4A0s_R`  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 3b[.s9Q  
*i>hFNLdOM  
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。 -QK-w>  
P!dSJ1'oC  
应用示例详细内容 apjoIO-<  
W.BX6  
系统参数 <:4b4Nl  
9Ed=`c  
1. 该应用实例的内容 ~S\,  
ny:/a  
U".5x~UC  
VS3lz?o?6g  
P'^& SK  
2. 仿真任务 CbwQbJ/v7  
zX]l$Q+  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 c#-*]6x  
j'`-3<k  
3. 参数：准直输入光源 UCj{ &  
>XxHp  
P9W?sPnC5  
5mX^{V&^  
4. 参数：SLM透射函数 WO6R04+WV  
Qb|@DMq%  
.}Eckqkp  
5. 由理想系统到实际系统 + w'q5/`  
\5}*;O@  
_nM 7SK  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 =IKgi-l*  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 />wE[`  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 2f
g P  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 Z*Rg
ik  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 %C_c%3d  
h>F"GR?U_(  
EQ.K+d*K][  
iBwM]Eyv.  
hj}PL  
应用示例详细内容 =RAojoN  
ICiGZ'k  
仿真&结果 .>Qa3,v5  
|w+ O.%=  
1. VirtualLab中SLM的仿真 s bd$.6 |&  
M:dH>  
 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)。 H>

o \C  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 %j/pln&  
 为优化计算加入一个旋转平面 > `mV^QD  
h^ K]ASj  
Km,%p@`m  
M2\c0^R  
2. 参数：双凸球面透镜 F]fXS-@ c  
|*DkriYY  
Z1Qv>@u  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 8/T,{J\  
 由于对称形状，前后焦距一致。 `X)A$lLr  
 参数是对应波长532nm。 o+.ySSBl+  
 透镜材料N-BK7。 :5BCW68le  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 56
MY@  
Zl{9G?abCT  
N.0g%0A.D  
!l]_c5  
@AM11v\:  
ahQY-%>  
3. 结果：双凸球面透镜 O8cZl1C3  
Ud7Z7?Ym  
3@:O1i  
 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。 &er,Wyc(  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 8]oolA:^4s  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 @biU@[D  
9aNOfs8(  
R:3=!zav  
{> <1K6t  
t2YB(6w+xg  
4. 参数：优化球面透镜 tfu`_6  
)8oN$20  
d!4TwpIgx  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 *l;S"}b*,_  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 #6v357-5  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 .YWkFTlZ+  
 透镜材料同样为N-BK7。 $VB dd~f  
~)n[Vf  
H^54o$5  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ca3SE^  
8};kNW^2m  
=<7z :]  
\yZVn6GVr  
5. 结果：优化的球面透镜 _/'VD!(MV  
J@"UFL'^  
jm@,Ihz=wI  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 FJ4,|x3v[x  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 G+Bk!o  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 R\XS5HOE(  
sp MYn&p  
0kNKt(_  
Kn<+Au_]L  
6. 参数：非球面透镜 wy .96  
Vo+.s#wN`h  
4<Nd5T  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 ?{jey_]M  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 dJ/gc"7aO  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 [ZC\8tP`V  
c9o]w8p/  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 D[?;+g/  
*W2)!C|  
iF":c}$.  
"(vK.-T  
\HkBp&bqK  
7. 结果：非球面透镜 @;$cX2  
rsLkH&aM  
9P)!v.,T/  
 生成期望的高帽光束形状。 +RJKJ:W  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 X 6tJ  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 dQZdL4  

<7SE|  
K;WQV,  
4hLk+z<n  
~[dL:=?c  
8. 总结 HfgTc h  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ot[ZFF\  
'|Bk}pl7  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 L+p}%!g  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 gzn:]Y^  
LU+SuVm  
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。 ZSwuEX  
=}kISh  
扩展阅读 U;4i&=.!  
7<*0fy5nn  
扩展阅读 t&EizH$  
 开始视频 {:*G/*1[.  
-     光路图介绍 /*{'p!?  
 该应用示例相关文件： `B4Ilh"d  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 Hg<aU*o;  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 @&`^#pok