[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) Q6URaw#Yt`  
应用示例简述 ;AVIt!(L~V  
1. 系统细节 #+_=(J  
 光源 4noy!h  
— 高斯激光束 5`e;l$ M`  
 组件 p>J@"?%^  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 -{Ar5) ?='  
— 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 XABP}|aWK  
 探测器 Dpu?JF]  
— 视觉感知的仿真
P"}"q ![  
— 高帽，转换效率，信噪比 PU%f`)  
 建模/设计 ^+d]'$  
— 场追迹： AFBWiuwI3  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 P~lU`.X}  
Yc6.v8a  
2. 系统说明 7Q Ns q  
\i-CTv6f  
e, 2/3jO  
;K>'Gl  
3. 建模&设计结果 NLx TiyQy  
{0a\<l  
不同真实傅里叶透镜的结果： h:G>w`X  
$.w$x1  
<2<2[F5Q%  
j@+$lU*r  
4. 总结 3HcduJntl  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 -'D~nd${  
cl4_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。 | X#!5u  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 (xTGt",_Jo  
hP.Km%C)0n  
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。 #UwX~  
4:**d[|1  
应用示例详细内容 b+arnKo1fk  
fdwP@6eh  
系统参数 o+XQMg  
GNrRc3dr$  
1. 该应用实例的内容 v{"yrC  
z>y#^f)r  
?>V>6cDQ  
t54?<-  
a%kvC#B  
2. 仿真任务 !J@!2S9  
tq'ri-c&b  
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。 1\aTA,  
eGpKoq7a  
3. 参数：准直输入光源 \Z42EnJ  
gE^pOn  
]s)Y">6  
Z.Dg=>G]
  
4. 参数：SLM透射函数 %*Mr ^=  
~G=E Q]a
  
eYlI};  
5. 由理想系统到实际系统 0&Ftx%6%  
#6D>e~>n  
(jyufHm  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 .GNyADQp  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 J}8p}8eF,  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。  -K8F$\W  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 #QcRN?s  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 Dic|n@_Fy  
{dRZ2U3  
I 2OQ
  
$YY{|8@kjv  
oq$#wiV"Q  
应用示例详细内容 Q_iN/
F  
L%\Wt1\[  
仿真&结果 _&s pMf  
:WQlpLn  
1. VirtualLab中SLM的仿真 J#i7'9g  
6P>}7R}  
 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)。 ,!%E\`  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ohe[rV>EX  
 为优化计算加入一个旋转平面 6H  U*,  
TKGaGMx6@  
]'Ho)Q  
mDbTOtD  
2. 参数：双凸球面透镜 m]fUV8U  
z8{-I@+`  
ZbdGI@  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 w3>11bE  
 由于对称形状，前后焦距一致。 4~FRE)8  
 参数是对应波长532nm。 C^B$_?  
 透镜材料N-BK7。 k_1@?&3  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 `]6<j<' ,  
kMnG1K  
oZ tCx  
C8Mx>6  
39P55B/o%  
`0M6<e]C  
3. 结果：双凸球面透镜 h:?qd  
!P^Mo> "  
#rBfp|b]1  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 2?Jw0Wq5D  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 aL+>XN  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 |?g-8":H8P  
Xa?igbgAwx  
GtZ.'?-  
/JC1o&z_T  
A]i!131{w|  
4. 参数：优化球面透镜 es#6/  
i}v.x  
p0zC(v0*  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 {y6h(@I8\  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 &V(6N%A^U  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 BU??}{  
 透镜材料同样为N-BK7。 ~;Y Tz  
Z^as ?k(iM  
qT5"r488  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 J+ S]Qoz  
{GnZ@Q:F  
2/s42 FoG  
,3f>-mP  
5. 结果：优化的球面透镜 =QtFJ9\  
#(Gz?kGAH`  
j_<!y(W  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 L;j++^p  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 Lkx~>U   
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 WfG +_iP?  
c$&({Z{1  
~KkC089D  
(Y7zaAG]  
6. 参数：非球面透镜 <y^_&9  
J9]cs?`)  
Rky]F+J  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 0!lWxS0#=  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 Is}kCf  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 vVa|E# [  
3Zd,"/RH  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 y||RK`H  
z rSPa\M  
!\BZ_guz  
=_|G q|  
.yXqa"p  
7. 结果：非球面透镜 ?-mOAHW0q  
9.M'FCd~M  
~).D\Q\  
 生成期望的高帽光束形状。 +#BOWz  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ]T]{VB  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 8^j~uH  

7(.Z8AO  
N=2T~M 1  
llX `  
-2J37   
8. 总结 FV "pJ  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 -NN=(p!<  
Po@;PR=  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ([<HFc`  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ' :B;!3a0d  
h^tCF=S  
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`RG Moq  
HFy9b|pjy  
扩展阅读 [I4MK%YQ  
Yr-SlO>  
扩展阅读 }5oI` 9VT  
 开始视频 QWfSm^ t  
-     光路图介绍 fuUtM_11  
 该应用示例相关文件： S5 q
1Mn  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ( uD^_N]3  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 bT2G G