[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) 9Qm{\  
应用示例简述 M(f*hOG{Y  
1. 系统细节 Vblf6qaBs  
 光源 ea;c\84_N  
— 高斯激光束 eMMiSO!3  
 组件 pDS4_u  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 bX1! fa  
— 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 MhB=+S[@  
 探测器 L1w4WFWO  
— 视觉感知的仿真 sU3V)7"  
— 高帽，转换效率，信噪比 kR|DzB7  
 建模/设计 *xNjhR]7v  
— 场追迹： $R}iL  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 Jx[e{o)o  
H;}ue  
2. 系统说明 ]V7hl#VO  
x-k/rZ  
.TU15AAc  
\A"a>e  
3. 建模&设计结果 0 #; s{7k  
$f-pLF+x  
不同真实傅里叶透镜的结果： ?fwr:aP~  
\nt'I;f  
RR
{9  
fO|u(e  
4. 总结 VH*(>^OfF  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 #3jZ7RqzQ  
d`*vJ#$>2  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ;{u#~d}  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 w0OK.fj  
e/l?|+m 6  
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。 iFT3fP'> 5  
5%$kAJZC-  
应用示例详细内容 eh=bClk  
::t!W7W  
系统参数 vx,6::%]  
438>)=  
1. 该应用实例的内容 a.ME{:a%  
Cf 8-%  
$9b6,Y
_-  
jDR\#cGrZ  
4ov~y1Da)  
2. 仿真任务 gKEvgXOj  
3Q6
#m3AWY  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 >@\-m  
4}
b:..Ku  
3. 参数：准直输入光源 W#/Ol59  
v:ZD}Q_  
dv>zK#!  
g7ROA8xu  
4. 参数：SLM透射函数 :\cJvm  
*gKr1}M  
.5zJ bZ9  
5. 由理想系统到实际系统 qTex\qP  
b?^<';,5  
?q6eV~P  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 8BdeqgU/_  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 DA\O,^49h  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 AY]nc#zz  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 -4a&R=%p  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。  iSax-Mc  
L~zet-3UNf  
vDL/PXNC  
247>+:7z  
b s*Z{R  
应用示例详细内容 w|ei*L  
S]{Z_|h*j  
仿真&结果 1Sr}2@>  
n*uZ=M_/Q  
1. VirtualLab中SLM的仿真 O2B$c\pw  
C<)&qx3  
 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)。 1+#8} z:  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 zAIC5fvu  
 为优化计算加入一个旋转平面 Fx\Re]~n  
sa?;D  
mLqm83  
w[_Uv4M  
2. 参数：双凸球面透镜 K ajyQ"j  
C?J%^?v  
YG|T;/-  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 'r0gqtB  
 由于对称形状，前后焦距一致。 ]vrs?  
 参数是对应波长532nm。 .:/@<V+K  
 透镜材料N-BK7。 >aK&T"  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。

'{~ej:  
4 n(
f/  
w5Z3e^g  
jTIn@Q  
c9'b`#'  
}#M|3h;q9+  
3. 结果：双凸球面透镜 UYUdIIoL  
ySZ)yT  
)*B.y|b#  
 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。 bx>D  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ~]Jfg$'  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 3i1>EjML  
&~EOM  
Zuf&maa S  
P[~a'u  
:n4x}%  
4. 参数：优化球面透镜 Qp}<8/BM\  
wim}}^H  
G.8ZISN/  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 Rz<fz"/2<  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 1^mO"nX  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 X-)6.[9f  
 透镜材料同样为N-BK7。 t s&C0  
H{If\B%1t  
2Qy&V/E ?  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 j<u`W|vl  
a>6p])Wh  
QQJcvaQ  
M*Xzr .6  
5. 结果：优化的球面透镜 9b>a<Z  
IZGty=Q_  
"
A7tb39*  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 ?p]w_l  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 Sk xaSJ"  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 ESAh(A)8  
uzOZxW[e  
rQF%;  
_#I0m(  
6. 参数：非球面透镜 [&$z[/4:8c  
'"6VfF)*  
HDYoM  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 ev`p!p  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 G|V ^C_:  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 g_`8K,6ln  
mT;z `*  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 f-PDgs  
c`TgxMu  
Z=ho7i  
&Ef'5  
0z.&  
7. 结果：非球面透镜 (q utgnW  
zK}.Bhj#  
fE >FT9c  
 生成期望的高帽光束形状。 !|SawT5t   
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 RSy1 wp4W  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 C]}0h!_V  
wx<DzC  
&}WSfZ0{  
|oX l+&u  
|yS4um(w  
8. 总结 u >x2  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 g\2Y605DM  
]C_6I\Z#=W  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 LGK}oL'  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 & )Z JT.S  
6;ICX2Wq'  
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。 ;kdJxxUox  
:wMZ&xERDZ  
扩展阅读 3+IS
7ATn  
*}FoeDe  
扩展阅读 Yk }zN_v  
 开始视频 <~3@+EEM  
-     光路图介绍 x\)-4w<P  
 该应用示例相关文件： 7#Mi`W  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 *0Fn C2W1  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 s:M:Ff