[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) X_2I4Jz]6  
应用示例简述 `dhK$jYD  
1. 系统细节 54&2SU$kx  
 光源 dRmTE
  
— 高斯激光束 )vzT\dQ|  
 组件 S/aPYrk>6  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 X)S4rW%  
— 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 }_x oT9HUr  
 探测器 = %m/  
— 视觉感知的仿真 0Jrk(k!  
— 高帽，转换效率，信噪比 >6j`ZWab>  
 建模/设计 X:5*LB\/v  
— 场追迹： !JA63  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 !bg3  
C+j+q648>  
2. 系统说明 6(=:j"w0  
~x+w@4)a>  
e2Dj%=`EU  
dewu@  
3. 建模&设计结果 ,58[WZ
G  
umeb&\:8S-  
不同真实傅里叶透镜的结果： XDF",N)  
{3>^nMv@e  
}sZ]SE  
MDpXth7  
4. 总结 KN=Orx7Gy  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 /~Iy1L#  
~+Y;jAdU  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 (;h\)B!o  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ,MJZ*"V/3  
~i4@sz&  
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$L5=V  
lbY>R@5  
应用示例详细内容 LY MfoXp  
;L7<mU  
系统参数 W0|?R6|  
,LvJ'N  
1. 该应用实例的内容 FP$]D~DMo  
qJ!xhf1  
q b'ka+X  
]pt @  
MX34qJ9k  
2. 仿真任务 03xQ%"TU<  
%K%z<R8  
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。 G7yxCU(I\  
:;EzvRy  
3. 参数：准直输入光源 _Z%C{~,7)x  
LX8vVj8K  
%$08*bAtB7  
l\eq/yg_  
4. 参数：SLM透射函数 83h6>D b  
x>Kem$z  
S=o/n4@}  
5. 由理想系统到实际系统 ~_q\?pw<$L  
C1_NGOvT  
Vj_ $%0  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 
1\BECP+  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ,^3D"Tky
 
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 "371`!%  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 r8qee$^M  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 X,p&S^  
kmf4ax h1  
7YsFe6D"  
^E9@L??  
5d)G30  
应用示例详细内容 {W-PYHZ;  
PiN3t]2  
仿真&结果 tqHXzmsjW  
7>.^GD  
1. VirtualLab中SLM的仿真 q+N}AKawB  
rh+OgKi  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 #xO`k1W.  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 (T@ov~@  
 为优化计算加入一个旋转平面 D%Wr/6X  
*e^ZH  
% R'eV<  
]xuq2MU,l  
2. 参数：双凸球面透镜 {#7t(:x  
ALFw[1X  
I%%$O'S  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 [ML4<Eb+x  
 由于对称形状，前后焦距一致。 ohwQ%NDl  
 参数是对应波长532nm。 i22R3&C  
 透镜材料N-BK7。 Ouj5NL  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ct/I85c@P  
__zsrIUJ  
j@9A!5<CCk  
<{'':/tXI  
HzWZQ6o  
p{.EFa>H  
3. 结果：双凸球面透镜 *F
O']D  
#ujcT%1G  
\A':}
<Rj  
 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。 nwz}&nR  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 xe 6x!  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 m0 `wmM  
]E`DG  
0evG  
] $5rh8  
z2-=fIr.h  
4. 参数：优化球面透镜 '*K/K],S]  
+^`c"qJo  
!I:6L7HdwB  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 ~jJu*s$?  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 55hJRm3  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ?onZ:s2  
 透镜材料同样为N-BK7。 z]tvy).  
F> ..eK  
ww=< =  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 :I1bGa&I  
r0_3`;H  
o6'`W2P  
P[^!Uq[0n7  
5. 结果：优化的球面透镜 )5bhyzSZI  
E-l>z%  
|rsu+0Mtz  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 pp/Cn4"w  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 D*heYh  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 O(CUwk  
F7a\Luae  
!G,Ru~j5:  
[S'ngQ"f`  
6. 参数：非球面透镜 }(ot IqE  
d[jxU/.p;  
C#;}U51:t  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 *|MPYxJ<  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 =U2`]50  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ar R)]gk 7  
jwGd*8 /  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ) 3Eax_?Z  
."cC^og  
g5_]^[upw  
V&[|%jm&  
y1FS?hSD0  
7. 结果：非球面透镜 vA"yy"B+ V  
cy%^P^M  
9qW^@5
m  
 生成期望的高帽光束形状。 iwrS>Sm  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 & Z*&&  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 3<#4  
N(6|TE2  
nTp?  
R8?Xz5  
B!yAam#^  
8. 总结 ,,lrF.  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 V]<J^m8  
7l%O:M(\  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ' !ZFK}  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ^DM^HSm  
tBp dKJn##  
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。 J_<ENs-  
@'jC>BS8`  
扩展阅读 m<hR Lo  
t@.M;b8  
扩展阅读 [$ vAjP  
 开始视频 q>?uB4>^  
-     光路图介绍 ]F
L=E3U  
 该应用示例相关文件： 7J.alV4`/  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 _/]4:("  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 2:Zb'Mj