[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) vf$IF|  
应用示例简述 9(nq 4HvI  
1. 系统细节 \gB~0@[\7  
 光源 U4^c{KWS  
— 高斯激光束 .c~z^6x  
 组件 H17I"5N  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 *z)gSX  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 EFl
jUT?&  
 探测器 beC%Tnb7  
— 视觉感知的仿真 %Zbm%YaW5  
— 高帽，转换效率，信噪比 {wsJ1v8!  
 建模/设计  oC*a;o  
— 场追迹： |Tc4a4jS  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 '"\'<>Be  
aK95&Jyw&  
2. 系统说明 w$AR  
R ZQH#+*t}  
-egnMc67  
1}c'UEr%)  
3. 建模&设计结果 z<mN-1PM7&  
ZQ+DAX*MS  
不同真实傅里叶透镜的结果： 7=9>yba)^  
zfv@<'  
kY'Wf`y(  
FRZ]E)9Z]b  
4. 总结 w5{l-Z  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 H$C*&p  
lTP#6zqfv  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 N`,\1hHMT  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 `G/g/>y  
)\EIXTZY=  
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@Sg  
pR93T+X  
应用示例详细内容 @R50M (@W  
h!K" ;qw  
系统参数 W h
9L!5  
"q+Z*  
1. 该应用实例的内容 Vjv6d&Q  
q%e'WMG~n  
c/A?-9  
3&7? eO7*  
oJr+RO  
2. 仿真任务 $%MgIy  
1h?ve,$  
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。 A1-,b.Ni  
*c[
w9(fU  
3. 参数：准直输入光源 <tFq^qB  
=<3HOOC  
 gmbRH5k  
5l1R")0`t_  
4. 参数：SLM透射函数 T?m@`"L,  
`1(ED= |  
(b//YyqN  
5. 由理想系统到实际系统 )MF@'zRK  
<3BGW?=WP  
3kC|y[.
&  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 cMZy~>  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ;9mRumLG"  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 ah,f~.X_|  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 ;Y;r%DJ  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 go AV+V7  
~SBb2*ID  
cYK:Y!|`F  
g^+p7G  
CO@G
%1#  
应用示例详细内容 SR?mSpq5  
<ytzGDx  
仿真&结果 C{85#`z`  
&lSNI5l  
1. VirtualLab中SLM的仿真 L7buY(F(  
r/'!#7dLG-  
 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)。 }i"[5:  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 1gkpK`u(B  
 为优化计算加入一个旋转平面 4x[_lsj  
/7#e  
]VKQm(,0  
R)JH D7 1  
2. 参数：双凸球面透镜 Hq::F
?  
er7(Wph  
3pvqF,"~D  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 3{?X>6T  
 由于对称形状，前后焦距一致。 Z3{1`"\<K  
 参数是对应波长532nm。 9h\RXVk{tA  
 透镜材料N-BK7。 ,H+Y1N4W(  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 F*@2)  
.cJoNl'q  
]#f%Dku.m  
/-FV1G,h  
1Y$%| `  

;X<Ez5v3  
3. 结果：双凸球面透镜 S!u8JG1  
&Ril[siw  
}p*|8$#x"  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 &mVClq  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 mA$y$73=T  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 AE~a=e\x  
XyN " Jr  
7ihcjyXB  
3JQ7Cc>  

"JSIn"/  
4. 参数：优化球面透镜 q`r| DcN~  
tNr'@ls  
lM4Z7mT /  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 PF/K&&9}
 
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 v
2
rO>NY4  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 (J5}1Q<K  
 透镜材料同样为N-BK7。 *:xOenI  
Vu.=,G  
YT+b{   
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 )TiM>{  
Og%Y._  
J1I,;WGf  
1qNO$M  
5. 结果：优化的球面透镜 q{9 \hEeb  
q( ~rk  
[nig^8  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 e,}h^^"  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 kHhp;<  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 #'1dCh vZ  
;: _K,FU  
rc[~S  
7d%x7!E  
6. 参数：非球面透镜 rz_W]/G-P  
 :2nsi4  
%f&Y=  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 Sk7R;A  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 d]s^?=gM  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 C`_/aR6  
yR|2><A  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 y*^UGJC:  
q]OIP"yv  
_x(hlHFk  
Ed u(dZbKg  
_N|%i J5  
7. 结果：非球面透镜 ZS=H1  
Hj r'C?[  
R]%"YQ V  
 生成期望的高帽光束形状。 d*{Cv2A.  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 FhY#3-jH  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 Qb?a[[3  
JS ^Cc
  
+^(_S9CO  
@ywtL8"1~  
}_KzF~  
8. 总结 FhUi{`  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 /xJD/"Y3&  
a~jb%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。 #d$zW4ur2  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 G?$o+Y'F  
L>IP!.J]?  
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。 nm#23@uZ4K  
_Sd^/jGpU  
扩展阅读 I ==)a6^
 
;iX~3[]  
扩展阅读 %"
bI2  
 开始视频 sc+%v1Y#}  
-     光路图介绍  Rw0|q  
 该应用示例相关文件： =5Db^  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 iT==aJ=~/&  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 3?V'O6