[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) ~Eb:AC5  
应用示例简述 ""|;5kJS4  
1. 系统细节 8t)gfSG  
 光源 :2/jI:L~  
— 高斯激光束 4i}nk T  
 组件 \7#w@3*  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 x2r.4  
— 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 'Nuy/\[{\  
 探测器 .n4{xQo,EJ  
— 视觉感知的仿真 3;wiwN'  
— 高帽，转换效率，信噪比 Q>9bKP  
 建模/设计  2+S+Y%~  
— 场追迹： Doq}UWp  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 #n15_cd  
!_~/Y/M  
2. 系统说明 }aI>dHL  
YktZXc?iI<  
j72mm!  
W=LJhCpRHj  
3. 建模&设计结果 Z#(Y%6[u  
)PYh./_2  
不同真实傅里叶透镜的结果： )C{20_  
I&gd"F _v}  
fo`R=|L[  
8bs'Ek{'o  
4. 总结 C&%NO;Ole  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ja/wI'J<  
&5bIM>)v  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 >&R@L KP  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 |%
fNLUJ)  
S'w}Ir  
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。 bb\XZ~)F  
}u$c*}  
应用示例详细内容 i+< v7?:`#  
rnp; R  
系统参数 Nh/i'q/  
Kng=v~)N'  
1. 该应用实例的内容 8;c\}D  
O@W/s!&lFa  
Z]bG"K3l  
"U
hE'\()  
S~ S>62  
2. 仿真任务 Soe2Gq  
v6Y[_1  
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。 XeY[;}9  
`d4xX@  
3. 参数：准直输入光源 <Kr`R+Q$DN  
G %\/[ B  
v@8SMOe%  
E_[a|N"D  
4. 参数：SLM透射函数 @qjN>PH~  
9 BU#THDm  
`k8jFB C  
5. 由理想系统到实际系统 "Ms{c=XPK  
<exyd6iI  
~)>.%`v&  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 s|c}9/Xe)  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 =2DK?]K;  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 !wfUD2K1  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 V>Xg\9B_  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 !+z^VcV  
a.JjbFL  
CyHHV  
p1i}fGS  
^;( dF<?'r  
应用示例详细内容 K"5q387!  
%21|-B  
仿真&结果 kq?:<!z  
i^Jw`eAmT  
1. VirtualLab中SLM的仿真 TgDT  
M6qNh`+HO
 
 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)。 Mw-L?j0o[k  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 .]zZwB  
 为优化计算加入一个旋转平面 q _K@KB  
wL>*WLfR  
B"#pvJN  
c(FGW7L
<  
2. 参数：双凸球面透镜 (a-Lx2T  
)K$xu(/K  
_dCDT$^&r  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 77aUuP7Iw  
 由于对称形状，前后焦距一致。 .V0fbHYTJ  
 参数是对应波长532nm。 XkoPN]0n  
 透镜材料N-BK7。 6-/W4L)?>  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 y:$qX*+9e  
'73}{" '  
'Z9UqEGV  
(Pw,3CbJ  
][V`ym-e  
DrAIQ7Jd  
3. 结果：双凸球面透镜 cq gCcO,  
4oryTckS  

ePv`R'#  
 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。 T\6,@7  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 OkISRj'!U  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 N=T}  
q*Hg-J}  
5[)#
3vY  
fz|_c*&64  
\ISg6v{/  
4. 参数：优化球面透镜 r)Zk-!1  
/?XI,#j3kM  
52Dgul  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 [P ;fv  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 f2SJ4"X
  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ;1nXJ{jKw  
 透镜材料同样为N-BK7。 Jc]66   
~=[5X,Ta  
7,Z<PE  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 y\-iGKz{0  
F9%+7Op^  
NRT]dYf"z  
y x#ub-A8  
5. 结果：优化的球面透镜 $MNJsc^n  
D/4]r@M2c  
#=ij</  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 e 6>j gy  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 l=Pw yJ  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 cT/mi":8{  
gE=9K @  
S0:Oep   
cVO-iPK  
6. 参数：非球面透镜 >JY\h1+ H  
Y= =5\;-  
9h)8Mq+M  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 E?KPez  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 .Z"`:4O  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 /0fsn_  
uW#s;1H.)  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 =ePX^J*M'  
)flm3G2u  
" Qyi/r41  
Y
hmveV  
D Y4!RjJ47  
7. 结果：非球面透镜 ,2 W=/,5A  
pBv,,d`  
Yh@2m9  
 生成期望的高帽光束形状。 afD {w*[8  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 jAy2C&aP  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 "XLtrAu{  
>b5 ;I1o=y  
:?FHqfN?_  
+c C. ZOS  
Pi9?l>  
8. 总结 /cUu]#h  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 BYhiP/^  
}YM\IPsPu  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 xaoR\H  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 k\j_hu  
_~C1M&b(X3  
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。 g.%} +5  
T{`VUS/  
扩展阅读 e"bzZ!c&~V  
x{K"z4xbI  
扩展阅读  (#O"  
 开始视频 :g|NE\z`)/  
-     光路图介绍 N3MPW  
 该应用示例相关文件： Qy[S~D_  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 /N<aN9Z<x,  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 r7R.dD/.