[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) ^W'\8L  
应用示例简述 0*h\/!e  
1. 系统细节 $(C71M|CT  
 光源 9;q@;)'5  
— 高斯激光束 jtl7t5
9R  
 组件 8a"aJYj  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 oXfLNe6>L  
— 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 v%B^\S3)  
 探测器 *bwLih!}H  
— 视觉感知的仿真 U<o,`y[Tn  
— 高帽，转换效率，信噪比 b) .@ xS  
 建模/设计 kvryDM
  
— 场追迹： q}(UC1|  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 :0#!=  
3+Xz5>"a  
2. 系统说明 <L:v28c  
|1;0q<Ka  
O8n\>pkI  
`N2zeFG  
3. 建模&设计结果 .rax`@
\8  

FWPkvL  
不同真实傅里叶透镜的结果： IOt!A  
hm?-QVRPV  
b Kv9F@  
fv#e 8y  
4. 总结 %
-H  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 _?`3zm4  
DKYrh-MN  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 v;{s@CM m  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 GT2;o  
c~z{/L  
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。 JF!!)6!2#  
N',]WZ}  
应用示例详细内容 PK!=3fK4\F  
e6#^4Y/+`  
系统参数 P4ot,Q4  
fs7JA=?:  
1. 该应用实例的内容 Cv~t~  
Q!|. ,?V  
k45xtKS>d  
L@0DT&5  
e2Ba@e-  
2. 仿真任务 A+NLo[swwu  
u6cWLVt  
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。 0;r+E*`DA  
Up)b;wR  
3. 参数：准直输入光源 0 UjT<t^F  
prhFA3 rW.  
|L<oKMZY  
3mpEF<z  
4. 参数：SLM透射函数 Pgs4/  
i%v^Zg&FU  
Dy0cA| E  
5. 由理想系统到实际系统 qvhTc6oH  
7@|(z:uw  
o
+q4Vg9&  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 K
|E}Ni  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 9:4P7  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 2}'&38wMT  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 03AYW)"}M  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 xlv:+  
\d%&_rp  
Vad(PS0  
-9vAY+s.  
/Y%) Y  
应用示例详细内容 v)4 kS  
FHqa|4Ie  
仿真&结果 J(g!>Sp!p  
+#,t  
1. VirtualLab中SLM的仿真
XNd:x{  
noGMfZ1  
 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)。 W)$;T%u  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 PBR+NHrZ  
 为优化计算加入一个旋转平面 [}}oHm3&  
:G,GHU'/78  
E+UOuf*(  
WcbJ4Ore  
2. 参数：双凸球面透镜 9F ).i  
j?3J-}XC  
N@Bqe{r6j  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 mWta B>f  
 由于对称形状，前后焦距一致。 I&1h/  
 参数是对应波长532nm。 : :e=6i  
 透镜材料N-BK7。 _nOio?  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 $bD 3  
82efqzT  
M'R^?Jjb  

/Y|9!{.  
)u'oI_  
C[_{ $j(J  
3. 结果：双凸球面透镜 ^kt#[N  
DTAEfs!ZW  
laKMQLtv  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 wC..LdSR  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 pG:FDlR~  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 @_h/%>0  
rS{Rzs^@  
/p?h@6h@y  
`"Tx%>E(U  
/,c9&it(M  
4. 参数：优化球面透镜
oC>^V5  
w9H%u0V?  
\Vr(P>  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 2pxl!  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 >c;qIP)Z  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 +q
1 @8  
 透镜材料同样为N-BK7。 ) l0=jb  
F~)xZN3=  
)TVyRYZ1  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 >eWHPO  
SI8mr`gJ  
]C}z3hhk  
\7jcZ~FBX%  
5. 结果：优化的球面透镜 i,$*+2Z  
f)?s.DvUB  
"((6)U#  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 GriL< =?t  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 : R.,<DQM  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。
f:=q=i  
|!flR? OU  
e9o(hL  
6 @'v6 1'  
6. 参数：非球面透镜 Cf@WjgR  
m:ITyQ+  
rnEWTk7&  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 O
Ac+LdT  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 "72 _Sw  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ~~&8I!r e  
haqL DVrf  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 \b{=&B[Q$'  
Rb',"` 7  
}#a
d  
Ag#p)  
drNfFx2  
7. 结果：非球面透镜 . p<*n6E  
KR?-<  
7:9
WiN5b  
 生成期望的高帽光束形状。 V`G)8?%Vy  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 YDz:;Sp\  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 xzAyE5GL>  
p/4GO
U5g  
svHs&v  
JY4 +MApN  
5 ,quM"  
8. 总结 qIuY2b`6  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Kw"7M~  
`>g: :  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 <vhlT#p   
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 G# .z((Rj  
305()  
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。 eM*@}3  
'\[GquK;P  
扩展阅读 j^Bo0{{  
#q6jE  
扩展阅读 <x53b/ft  
 开始视频 ROW8YTYb  
-     光路图介绍 !%_}Rv!JT  
 该应用示例相关文件： sJw#^l  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ")i4w{_y  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 7??+8T#n*