[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) ,w9:)B7  
应用示例简述 B2R^oL'}  
1. 系统细节 >!D^F]CH  
 光源 R7nT,7k.  
— 高斯激光束 c*k%r2'  
 组件 M2$.Yom[  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 <Lt%[dn  
— 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 $ouw*|<  
 探测器 InAx;2'A:  
— 视觉感知的仿真 Fv<^\q  
— 高帽，转换效率，信噪比 MXsCm(  
 建模/设计 P<tHqN!q  
— 场追迹： \~r`2p-K  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 kL7n`o  
Bh#?:h&f  
2. 系统说明 H;~Lv;,g,  
|h7 d#V>  
ki8;:m4  
?f8)_t}^\  
3. 建模&设计结果 x @a3STKT  
js$L<^7  
不同真实傅里叶透镜的结果： ~OE1Sd:2  
S.I3m-  
2m*g,J?ql  
qdOUvf  
4. 总结 \U?$r[P  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 }x9D;%)/  
cm'`u&S  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ,\Q^[e!m~  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 R/O>^s!Co  

N|N#-  
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。 dPm_jX  
vg"$&YX9"  
应用示例详细内容 }g9g]\.!a  
e!B>M{  
系统参数 8E+]yB"  
nj(\+l5  
1. 该应用实例的内容 \ ";^nk*  
2LTMt?  
Cd7imj  
JQ~[$OGH  
QF74'  
2. 仿真任务 Qf .ASC  
)ZQ>h{}D  
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。 WSKubn?7B  
(>R  
3. 参数：准直输入光源 Q`BK R]/  
6/=0RTd  
,8`CsY^1  
AhCqQ.O71  
4. 参数：SLM透射函数 }|j\QjH  
%S$+3q%F  
GL^84[f-T  
5. 由理想系统到实际系统 h6(\ tRd!\  
*De}3-e1b  
99YgQ Y]HO  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 G(fS__z  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 Sp]u5\  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 1Uaj}=@M  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 ]=28s *@  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 ?heg_~P  
]=Dzr<*v  
WcOnv'l,  
gtwUY
$  
'5r\o8RjN  
应用示例详细内容 MfU0*nVF~  
%Ek!3t  
仿真&结果 X? l5}  
Rh,a4n?W  
1. VirtualLab中SLM的仿真 RA$%3L[A!  
8n"L4jb(:  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 U0ZPY )7k  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 L&,&SDr  
 为优化计算加入一个旋转平面 mFgrT  
]k#iA9I  
*w OU=1+  
kQw%Wpuq[/  
2. 参数：双凸球面透镜 gjL+8Rk  
)_a;xB`S(  
B(1
WI_}~  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 Xx+eGV";`  
 由于对称形状，前后焦距一致。 Qv}TUX4  
 参数是对应波长532nm。 ;u*I#)7  
 透镜材料N-BK7。 \&MJ(F>vJ  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ,.z?=]'en  
E;rS"'D:  
HJ+Q7)  
WYm<_1  
re)7h$f}  
j@s*hZ^J+  
3. 结果：双凸球面透镜 Gq]/6igzX  
,v#O{ma  
T$"sw7<  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 n/ZX$?tKAK  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 jR2^n`D  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 nt_FqUJ  
+yI2G! $T9  
SajasjE!^1  
/d*[za'0  
)8`i%2i=  
4. 参数：优化球面透镜 MG,)|XpyWJ  
]YrgkC35  
q&2L@l3A  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 7nPjeh  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。  OK(xG3T  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 +Kp8X53  
 透镜材料同样为N-BK7。 DEW;0ic  
zyB>peAp6j  
5c0$oyl)M  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 NXMZTZpB7  
S.; ahce  
.#}A/V.-Y  
.sSbU^U  
5. 结果：优化的球面透镜 ?=,7'@e  
~NTKWRaR  
Z#
%s/TL  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 ^fj30gw7\5  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 Fh4Exl@6  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 wpD}#LRfm  
cs 58: G5  
Pa'N)s<  
jdkqJ4&i  
6. 参数：非球面透镜 a1shP};pK  
<m,bP c :R  
8p#V4liE  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 L]q%;u]8!  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 s_3a#I  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 9&zQ5L>  
OQVo4yl"  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 'vV+Wu#[  
x *a_43`  
IP^1ca#<  
yQ!keGj  
]GDjR'[z  
7. 结果：非球面透镜 BKV:U\QZ  
l{Et:W%|  
to?={@$]  
 生成期望的高帽光束形状。 p*l=rni4  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 4n*`%V  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 T%A"E,#  
G[=;519  
s^k<r;'\  
iI;np+uYk  
+1r><do;  
8. 总结 (+}44Ldt  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 4]ko  
2Z?l,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。 fOdX2{7m  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 BY':
R-~(  
eh8lPTKil  
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。 )x35  
GcG$>&,  
扩展阅读 $-.*8*9  
1k`gr&S  
扩展阅读 e'p"gX  
 开始视频 6n;? :./  
-     光路图介绍 ZiRCiQ/?  
 该应用示例相关文件： x`I"%pG  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ND/oKM+?  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 cqT%6Si