[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) 5_)@B]~nM  
应用示例简述 HmExfW  
1. 系统细节 zBt`L,^  
 光源 0zbLc%  
— 高斯激光束 [8@kxCq  
 组件 90s;/y(  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 RxZm/:yuJ.  
— 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 xP/OsaxN  
 探测器 !&`}]qQZ  
— 视觉感知的仿真 #%^\\|'z  
— 高帽，转换效率，信噪比 nlzW.OLM  
 建模/设计 mF'-Is  
— 场追迹： mP pvZ  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 -\kXH"%  
s=N#CE  
2. 系统说明 uxOJ3  
I1)-,/nEjg  
2QGMe}  
rLJ[FqS  
3. 建模&设计结果 v**z$5x9  
W|dpFh`  
不同真实傅里叶透镜的结果： yI8m%g%  
mz\NFC<  

@P:R~m2  
)nwZ/&@  
4. 总结 Xsd$*F@<  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 c^=R8y-N  
oYz!O]j;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。 6F`qi:a+  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 $Z;BQJVH  
QCOLC2I  
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。 [ -ISR7D
  
yo'9x s  
应用示例详细内容 <%z@  
TDlZ!$g(  
系统参数 N = LM?(H
 
XFW5AP  
1. 该应用实例的内容 6&89~W{  
A&?}w_|9  
_Vjpw,  
jfUJ37zNZr  
]9jZndgC  
2. 仿真任务 &<au/^F  
=fl%8"%N&  
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。 ll^DY hx}  
(I4y[jnD  
3. 参数：准直输入光源 1SW4Y  
{6'*Phw  
<uZPqi||  
K@HQrv<  
4. 参数：SLM透射函数 cd!|Ne>fe  
x>%joKY[
 
Ap%O~w
A'  
5. 由理想系统到实际系统 {Eu'v$c!  
pOMgEEhfS  
J58#$NC `'  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 "B#Y-  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 @,k7xm$u  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 M>T[!*nTj
 
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 tBseqS3<  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 lop uf/U0  
Y0@yD#,0~  
CtM'L  
%e{(twp  
LM:)j:gS6  
应用示例详细内容 >uTPjR[  
R:A'&;S  
仿真&结果 {"m0)G,G  
Wr5Q5s)c  
1. VirtualLab中SLM的仿真 :u
o[&&c  
P-'_}*wxi  
 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)。 ?; [ T  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ]>D)#  
 为优化计算加入一个旋转平面 gg[9u-  

.+yW%~0  
R&#tSL  
!\;:36B#6  
2. 参数：双凸球面透镜 +I52EXo  
)~V}oKk0t  
Jx$iwu  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 < Dd%  
 由于对称形状，前后焦距一致。 +8AvTSgX%  
 参数是对应波长532nm。 3]/.\(2  
 透镜材料N-BK7。 ; 0ko@ \Lq  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 \iru7'S  
s<vs:jna  
:CaTP%GW  
-U-P}6^  
9tK>gwb  
rbyY8 bX  
3. 结果：双凸球面透镜 #Qh>z%Mn^3  
:.uk$jx  
aMTFW_w  
 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。 C>X|VP|C  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 k4{:9zL1#?  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 `~h4D(n`  
=eBmBn  
7,'kpyCj  
exDkq0u]  
SEM8`lnu  
4. 参数：优化球面透镜 oM,- VUr  
uS<_4A;sD,  
%NajFjBI  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 WUEHB  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。  c%f_.MiU  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 U O<:.6"  
 透镜材料同样为N-BK7。 !tNd\}@  
;..o7I  
sJZ!sznn  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 W7=V{}b+  
kl}Xmw{tJ  
9(,@aZ  
R7?29?$7  
5. 结果：优化的球面透镜 OgCy4_a[f  
@r;wobt  
j6g@tx^)'  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 riCV&0"n  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 )oU)}asY  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。
&@v<nO-  
3[IJhR[  
bwiD$  
N|:'XwL  
6. 参数：非球面透镜 >#(n"RCHf  
`tEo]p  
bRo|uJ:d  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 nJZ6? V  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 jQh^WmN  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 sL^yB  

~
i0R^qfr  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 0g=`DSC<(  
\Kavw  
aFj.i8+  
q%/uQT?  
4Ysb5m
)u  
7. 结果：非球面透镜 .Zmp,  
pyZ9OA!PD  
=!b6FjsiG  
 生成期望的高帽光束形状。 gTf|^?vd  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ?1I GYyu!  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 BR5BJX  
$V>yXhTh  
BiwieF4x  
!>$4]FkV  
5|8^9Oe5  
8. 总结 ,h]o>  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 <skajQQ  
c64v,Hj9  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 O(Jj|Z  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 EbY,N:LK  
Ms^dRe)  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 O9M{  ).  
5F"|E-;  
扩展阅读 W"q@Qa`Bm  
G$M9=@Ug  
扩展阅读 Nw_@A8-r  
 开始视频 b~m2tC=A
W  
-     光路图介绍 Cby;?F6w  
 该应用示例相关文件： |N/G'>TS  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ]< l6s  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 i[jJafAcN