[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) ]0Y4U7W  
应用示例简述 -R|,9o^  
1. 系统细节 ]i|h(>QWP  
 光源 E(*0jAvO[z  
— 高斯激光束 &fDIQISC  
 组件 .<->C?#  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 $.Qkb@}  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 ]N~2 .h  
 探测器 z 9vInf@M  
— 视觉感知的仿真 J4k=A7^N  
— 高帽，转换效率，信噪比 JgxtlYjl  
 建模/设计 prWk2_D;*  
— 场追迹： W =D4r  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 !]"@kl%  
/MIe(,>Uh  
2. 系统说明 >BV^H.SO|1  
.iYJr;9`d  
R4[N:~Z$|  

AiwOc+R  
3. 建模&设计结果 [@&m4 7  
YX!{P=Ua  
不同真实傅里叶透镜的结果： NpE*fR')  
K%,2=.  
Mer/G2#&  
qz"}g/;?  
4. 总结 ;0Q4<F  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 wy<\Tg^J  
C(eTR1  
 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$a{\*[:+  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ;!>rnxB?4  
ny]?I
  
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。 evya7^,F  
$POu\TO  
应用示例详细内容 WltQ63u  
qFicBpB  
系统参数 yks__ylrl(  
_:ReN_0  
1. 该应用实例的内容 =T3<gGM  
[meO[otb  
l#g\X'bK  
R8Wr^s>'  
`Syl:rU~y@  
2. 仿真任务 u0}vWkn\4  
^4y,W]JUDt  
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。 Wjo[ENHM  
ZFiee|,q  
3. 参数：准直输入光源 D.r<QO~6B
 
^3G{|JB!+  
Y@NNrGDkT*  
Rm2yPuOU}A  
4. 参数：SLM透射函数 im${3>26  
SUMrFd~  
!`M,XSp(  
5. 由理想系统到实际系统 aEBu *`-j  
[xbSYu,&  
B~?*?Z'  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 FXpJqlhNv  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 48J@CvU  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 1;JEc9#h  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 <!&[4-;fU  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 v>6"j1Z  
UZWioxsKr+  
z$&{:\hj  
bYcV$KJk  
7dN*lks  
应用示例详细内容 pg6cF  
EW}Bzh>b  
仿真&结果 R &nPj~  
*-#&K\  
1. VirtualLab中SLM的仿真 SDC4L <!  
}cM}Oavh  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 w{{gu1#]G  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 2my_;!6T[  
 为优化计算加入一个旋转平面 QpF;:YX^3  
.14~J6  
Oylf<&knF\  
3_C|z,\:  
2. 参数：双凸球面透镜 u/UrAqw  
/hpY f]t  
w3N[
9w?1  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 W=ig.-  
 由于对称形状，前后焦距一致。 bAdn &  
 参数是对应波长532nm。 K> %Tq  
 透镜材料N-BK7。 +<'Ev~  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 LmRy1T,act  
jY&k  
)Fc%+TpKi  
Ih@61>X.o*  
H h4WMZJG  
]z;P9B3@&  
3. 结果：双凸球面透镜 87=&^.~`  
}?lrU.@zg  
E!;SL|lj.  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 ] ;KJ6  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 9
/9j+5}+  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 "RedK '7g  
b}\N;D.{  
-<6\1J  
zh%#Y_[R  
{GvJZ!,RCg  
4. 参数：优化球面透镜 :{{F *FM;  
`34zkPB??  
tE.FrZS  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 N1}c9}  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 I
g$(3p  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 Nv$R\'3  
 透镜材料同样为N-BK7。 r`$OO,W  
T=<@]$?  
~W*FCG#E  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ,y1PbA0m  
1f%1*L0>@  
[2>yYr s_=  
zy?.u.4L  
5. 结果：优化的球面透镜 "33Fv9C#bK  
C,wL0Yj[  
o\BOL3H  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 V4hiGO[  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 wrviR  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 2uzW+D6J  
~3^ 8>d/  
a Ve'ry  
9FoHD  
6. 参数：非球面透镜 @>u}eB>Kn  
S O4u9V  
i
mo$-}A  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 <qtr   
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ?fiIwF)  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 %}[i'rT>  
}\hVy(\c  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 *RDn0d[  
6uv#de  
.>q8W  
UG'Q]S#!  
7z/|\D_{  
7. 结果：非球面透镜 XywE1}3  
63^O|y\W8  
Sw:7pByjI  
 生成期望的高帽光束形状。  R(!s  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 d.3E[AJa(  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ^tqzq0  
Olt`:;j-  
bG7O  
>d*iD  
<x@}01~  
8. 总结 l2`s! ,<>O  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 WgR).Yx  
O&vVv _zh  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 FI[A[*fi  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 4<9=5
q]  
b $'FvZbk  
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。 D~biKrg?=  
jDKO
} bQ  
扩展阅读 yGI;ye'U  
qJ;jfh!  
扩展阅读 vY4\59]P  
 开始视频 .Fs7z7?Y  
-     光路图介绍 ?b*s. ^  
 该应用示例相关文件： B,<da1(a  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 <_h~w}  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 kEJj=wx