[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) ?3!"js B  
应用示例简述 T>(nc"(  
1. 系统细节 SWr?>dl  
 光源 [>"bL$tlo*  
— 高斯激光束 F_ ~L&jHP  
 组件 ag^L' h$  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 8tWOV
LquJ  
— 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 PMk3b3)Z  
 探测器 Q
Rnkj]b  
— 视觉感知的仿真 >_QC_UX>4i  
— 高帽，转换效率，信噪比 qr%9Sdvx  
 建模/设计 dzZ74FE!t  
— 场追迹： D%v4B`4ua'  
 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@1  
}7CMXw [  
2. 系统说明 r]eeKV,{p  
-ea>}S  
.$+]N[-=  
OKfJ  
3. 建模&设计结果 Ec| Gom?  
kVs'>H@FY  
不同真实傅里叶透镜的结果： >{i/LC^S  
b:.aZ7+4  
A87JPX#R?  
n(.y_NEgV!  
4. 总结 I0 a,mO;m  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ; >3q@9\D  
W B)
<B  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 }f)$+mi  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 "bAkS}(hB(  
;cl\$TDL  
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。 >TUs~  
V6"
<lK8"  
应用示例详细内容 a'w~7y!}  
M}NmA  
系统参数 ?Y2ZqI  
Pw/Z;N;:V  
1. 该应用实例的内容 h)BRSs?v_D  
*@fR36  
> 4ex:Z  
!b0'd'xe  
3DnlXH(h1  
2. 仿真任务 6Y6DkFdvrZ  
@cdd~9w  
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。 78>)<$+d  
c%v[p8 %  
3. 参数：准直输入光源 'EJ

8)2  
!)RND 6.  
@\v,
  
(Da/$S
.  
4. 参数：SLM透射函数 ep .AW'+  
,wE]:|`qJ  
a'f"Zdh%w  
5. 由理想系统到实际系统 Ar4E $\W  
5<bc>A-  
|cStN[97%  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 emOd<C1A  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ?F20\D\V  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 C4],7"Sw  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 V{;!
vt~  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 zQ9"i  
IRNL(9H  
XVAyuuTg\  
o9G%KO&;D,  
q%TWtQS  
应用示例详细内容 &=H{ 36i@  
S!<YVQq  
仿真&结果 #pP4\n-~hU  
jW*|Mu>2  
1. VirtualLab中SLM的仿真 ?|'+5$  
R/r)l<X@  
 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)。 90>
(`pI=  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 F>Rz}-Fy  
 为优化计算加入一个旋转平面 LnIln[g:  
W)3?T&`
 
;]zV ?9  
Nq1la8oQ3  
2. 参数：双凸球面透镜 G%w.Z< qy  
\O5`R-  
Gm;)Om_  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 '_,/N!-V  
 由于对称形状，前后焦距一致。 SLp &_S@4  
 参数是对应波长532nm。 3ny>5A!;2  
 透镜材料N-BK7。 >c%OnA,3  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 exw~SvT3  
[G2@[CtY1  
6nh!g  
1>P[3Y@}  
4Gs#_|!  
c7Sa|9*dR  
3. 结果：双凸球面透镜 vN:gu\^-   
\"Z^{Y[,;  
V(_OyxeC{2  
 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。 |D+"+w/
 
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 z<aBGG  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 lxb+
0fiN  
,T@+QXh  
&5puGnTZ  
%jz]s4u$5j  
52?zBl`|  
4. 参数：优化球面透镜 q/U(j&8W{  
ST$~l7p  
Jb~$Vrdy  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 :8b{|}aYV  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 /a.4atb0  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 }a?PBo`  
 透镜材料同样为N-BK7。 BrF/-F  
ly"Jl8/<  
aX`"V/  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ^hq+ L^$^  
"%fh`4y3\  
MCOiB<L6  
abiZ"?(  
5. 结果：优化的球面透镜 hkV;(Fr&z  
&_Kb;UVRj  
y4*i V;"  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 ta"uxL\gge  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 xi['knUi2-  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 0_'(w;!wq:  
F5UvD[i  
rk$&sDc/3  
3FRz&FS:j  
6. 参数：非球面透镜 "fK`F/  
{gh41G;n  
Z9X<W`  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 Fp'qn'){:#  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 @>`+eg][?P  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 |dIP &9  
zVN/|[KP4  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 AGaM &x=  
6v8HR}iK  
%Aaf86pkp  
<Sds5 d  

\:]  
7. 结果：非球面透镜 "Tw4'AY'P  
(NfP2E|B  
$!Z><&^/  
 生成期望的高帽光束形状。 \H(r }D$u<  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 EUBJnf:q  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。
p7 s#j  
8VG6~>ux'>  
1 
&G0;  
aD)$aK  
MJ5Ymt a  
8. 总结 +c)"p4m  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 )Ve-)rZ  
|-Rg].  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 0IZaf%zYc  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ;+v5li  
Pdgn9  
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。
zED#+-7  
M)v\7a  
扩展阅读 ;]*V6!6RR  
Xge]3Ub  
扩展阅读 U-RR>j  
 开始视频 8yW8F26  
-     光路图介绍 BR&T,x/d  
 该应用示例相关文件： tG8)!  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 !`kX</ha.  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 RF3?q6j ,