[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) \$++.%0  
应用示例简述 =:T:9Y_i  
1. 系统细节 :zTj"P>"I  
 光源 "+OMo-<K7  
— 高斯激光束 TOP'Bmb  
 组件 h-u*~5dB<&  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 (#>5j7i8#  
— 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 ]$X=~>w  
 探测器 8XXTN@&,  
— 视觉感知的仿真 !Kn+*'#  
— 高帽，转换效率，信噪比 u(Q(UuI  
 建模/设计 >?\ !k c  
— 场追迹： .Sth  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 &]A1 _dy  
/IR5[67  
2. 系统说明 8&AorYw[  
m=b+V#4i(  
206jeH9  
Xrs~ove1V  
3. 建模&设计结果 _25]>D$  
Hq
y>!1!  
不同真实傅里叶透镜的结果： T</gWW  
l`G:@}P>G  
gM:oP.  

y3$\ m  
4. 总结 %Y[/Ucdm  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 DWO:  
eHZl-|-  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 .jU0Hu{F4  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 AZP>\Dq  
U-:Z^+Y  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 Q9 ",  
zm.sX~j  
应用示例详细内容 {:+^[rerj  
0To 5|r  
系统参数 Rla*hc~  
IWd*"\L  
1. 该应用实例的内容 6:X\vw  
6@
361f[  
JVCgYY({KQ  
h(K4AiGE  
D($UbT-v  
2. 仿真任务 |W[rywxx  
Q|r1.  
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。 _Xe< JJvq  
rkXSygb  
3. 参数：准直输入光源 EnAw8Gm*  
p#NZ\qJ  
'GT`%ck  
2(xKE_|  
4. 参数：SLM透射函数 IKj1{nZvDc  
k!rz8S"  
0{uX2h  
5. 由理想系统到实际系统 }z:=b8}  
2)]*re)  
?Cl"jcQ*  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 msJn;(Pn  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 BE;iC.rW  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 u>@G:kt8  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 nr6U> KR^  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 $*> _0{<  
xrd^vE  
[#H8Mb+7  
)^3655mb  
A>S2BL#=  
应用示例详细内容 2sq<"TlQXI  
yFv3>\  
仿真&结果 Z0^do  
3_:k12%p  
1. VirtualLab中SLM的仿真 5T*7HC[  
+[qy HTcG  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 QJ'C?hn  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 /pEkig7M  
 为优化计算加入一个旋转平面 s^< oU  
eGg#=l=  
;#  
".=EAXVU  
2. 参数：双凸球面透镜 m\Nc}P_"p  
1NJ|%+I  
%&NK|M
+n  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 6UTdy1Qq>  
 由于对称形状，前后焦距一致。 gE#,QOy  
 参数是对应波长532nm。 J(GLPCO$K  
 透镜材料N-BK7。 YTA&G  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 uLht;-`{n  

Nq3P?I(<  
\v_(*  
(
6b%;2k  
chbs9y0  
 ~I74'  
3. 结果：双凸球面透镜 X8TZePh  
xR3A4m  
 73X]|fy  
 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。 9IMcp~zX  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ;2~Q97c0  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 D=$<Ex^p  
vhW'2<(  
oB@C-(M  
{,ljIhc,  
jXQ_7  
4. 参数：优化球面透镜 u""=9>0  
0v?,:]A0E  
"-oC,;yq  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 J0k~%  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 dLq!t@?iu>  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ~%ZO8X:^  
 透镜材料同样为N-BK7。 xUUp?]9y  
lAQ&PPQ  
FdD'H
p+  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 $qqusa}`K  
JB7]51WH@  
qJsEKuOs  
D3OV.G]`  
5. 结果：优化的球面透镜 RPu-E9g@  
SF7Kb`>Y  
}Z|a?J@CZm  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 B5hGzplS  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 !ibp/:x  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 6{6tg>|L)  
5sH ee,  
7pNh|#Uv'  
R!=XMV3$PH  
6. 参数：非球面透镜 TBzM~y  
,yoT3_%P  
\[BnAgsF  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 %AFy{l
  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 &}oDSD H^,  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 Gu-Sv!4p  
N78Ev7PN  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 #{(rOb6H)  
MB)xL-jO  
&1&*(oi]X  
JQb]mU%?  
\Z$*8z=  
7. 结果：非球面透镜 3f
3?%9  
AQ&;y&+QR  
t9kgACo/M  
 生成期望的高帽光束形状。 E4{8 $:q=  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 zK&`&("4C  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 V\_ &2',t  
ci!c7 ,'c  
<MYD
`,$yu  
>y?$aJ8ZV  
l"+=z.l6;  
8. 总结 tP\Utl-0  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 8WvT0q>]  
!`u)&.t
7  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ,T]okN5uI  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Vrnx#j-U  
(b(iL\B$D=  
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。 |Qm 7x[i  
?h{&  
扩展阅读 b@7 ItzD  
6|zA,-=  
扩展阅读 'F@'4[uda  
 开始视频 /+rHy7(\  
-     光路图介绍 lHx$F?  
 该应用示例相关文件： NTV0DkX  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 `0L!F"W  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 'b-}KDP