[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) k/Cr ^J"  
应用示例简述 enZW2o97c  
1. 系统细节 S&|$F2M  
 光源 0ro)e~_@*  
— 高斯激光束 x`a@h\n  
 组件 S7-?&[oeJ  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 !m78/[LW  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 NJn~XCq  
 探测器 d@`yRueWiV  
— 视觉感知的仿真 d d8^V_Kx  
— 高帽，转换效率，信噪比 I4u'b?* je  
 建模/设计 W.>yIA%  
— 场追迹： In
Rn!~_N  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 G>cTqD6gT  
'tF<7\!  
2. 系统说明 n1$p esr  
I#9A\.pO  
;b(/PH!O  
:s*&_y  
3. 建模&设计结果 )TG\P,H9  
~KEnZa0  
不同真实傅里叶透镜的结果： QD7>S(p  
R(ay&f%E  
MiN68x9  
0p![&O  
4. 总结 MwXgaSV  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ^k~{6S,  
T7&itgEYG/  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ?DM-C5$  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 :N(L7&<
 
&:w{[H$-  
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。 dA)7d77  
yU&A[DZQ  
应用示例详细内容 E/Y.f  
_/7[=e}y  
系统参数 wXfy,W  
@zSoPDYv,  
1. 该应用实例的内容 LKztGfy  
l0Y(9(M@  
DH@*O
z-  
R>#T{<<L  
(]'4_
~e  
2. 仿真任务 v||8Q\d  
QZ%_hvY[%>  
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。 Ix-FJF-  
`ffWV;P  
3. 参数：准直输入光源
B +_D*a  
^i#F+Q`1  
KG)Y{-Ao  
oQFpIX;\m  
4. 参数：SLM透射函数 j =[Td  
4LKOBiEM  
mbSJ}3c"  
5. 由理想系统到实际系统 :@19,.L  
Bglh}_X  
q48V|6X'q  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 A.*}<  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 dorZ O2Uc  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 *}cF]8c5W  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 kQwBrb4  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 99H&#!~bSS  
Q{V|{yV^y  
l\jf]BHX'  
8x[q[  
/3'>MRzR  
应用示例详细内容 :1=
mNrg  
g@KS\.m]  
仿真&结果 <wc=SMmO  
-i7W|X"  
1. VirtualLab中SLM的仿真 ^~8l|d_  
@R(6w{h9  
 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)。 Sh}AGNE'  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ``K.4sG  
 为优化计算加入一个旋转平面 \KDOI7  
,B h[jb`y  
}=az6cLE2  
D 0\  
2. 参数：双凸球面透镜 k g0Z(T:&8  
0=yKE J  
q?e97a  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 fLxFF  
 由于对称形状，前后焦距一致。 \HV%579  
 参数是对应波长532nm。 C/tn0  
 透镜材料N-BK7。 \{P(s:  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 pkM_ @K  
LH3PgGi,  
j^ex5A.& &  
#p6#,PZ  
ie=tM'fb  
X+ h|s
y  
3. 结果：双凸球面透镜 DU|0#z=*t5  
iKs/8n  
9^c\$"2B  
 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。 VD<W  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 N?ky2wG  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 G<Z|NT  
xmT(yv,  
w*f.Fu(su  
YJ_LD6PL9  
U;LbP-{B  
4. 参数：优化球面透镜 Wu,'S;>C  
ZS4lb=)G  
.3t[M0sd  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 BOoLs(p  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 6&`.C/"2  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ~ubGx  
 透镜材料同样为N-BK7。 )?:V5UO\  
XA-
DJ  
"'~'xaU!=a  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 W52AX.Nm  
%
tN{  

R]0awV1b  
?A3pXa  
5. 结果：优化的球面透镜 o=X6PoJN_  
+>@<'YI<  
e@Q<hb0<eU  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 p%jl-CC1  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 AVyqtztQ  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 .|NF8Fj  
%}MZWf{  
g PU|Gv5  
S ])Ap'E  
6. 参数：非球面透镜 k^
}8=,j}  
pE[ul  
c8v+eyn  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 ?H#]+SpOcv  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 !i&^H,  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 FYFP6ti  
!=;^Grv>  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 4=9To|U*  
%fGS< W;  
%K@D{)r_^  
D0Oh,Fe#M\  
BSY2\AL p  
7. 结果：非球面透镜 n4h@{Xg  
0C#1/o)o  
,[71,zs  
 生成期望的高帽光束形状。 %=xR$<D  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 g>_lU vSE  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 kL 6f^MoL  
+/*g?Vt  
HeZ! "^w  
-ve{
O-;  
Jtnuo]{R  
8. 总结 \Lv eZ_h5  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 JV=d!Gi[C  
UQgOtqL3  
 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]l/akP  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 I2hX;pk,  
H[#s&Fk2  
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。 JEL=,0J  
6TvlK*<r=  
扩展阅读 ?vuM'UH-  
,R5NKWo  
扩展阅读 * xdS<  
 开始视频 Nc:, [8{l  
-     光路图介绍 W2G`
K+p  
 该应用示例相关文件： L']EYK5  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 8aQ\Yx  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 $m]~d6