[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) #H~$^L   
应用示例简述 T&S=/cRBK}  
1. 系统细节 h1 "#  
 光源 >^#Liwm  
— 高斯激光束 M54czo=l  
 组件 [Ax:gj  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 &dw=jHt  
— 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 s`,g4ce`  
 探测器 W>{&" 5  
— 视觉感知的仿真 SV95
g@  
— 高帽，转换效率，信噪比 "[z/\l8O  
 建模/设计 ^-~=U^2tC  
— 场追迹： Ha ZV7  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 z8D,[`  
Ty!V)i  
2. 系统说明 k{Y\YG%b  
9~K>c  
hlc g[Qdo*  
ib]<;t  
3. 建模&设计结果 rniL+/-uU  
SZ4@GK  
不同真实傅里叶透镜的结果： @LU[po1I  
T2|<YJ=  
T# tFzbr  
R*ex!u60M  
4. 总结 l96AJB'  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 0f+]I
=1\  
l:#'i`;  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 L5&,sJz  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 4 #lLC-k  
P6v@ Sn  
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。 K6~')9Q  
>A6PH*x  
应用示例详细内容 QqeF   
)J[Ady^5  
系统参数 K_N`My
 
4l/~::y  
1. 该应用实例的内容 &XhxkN$8  
ecp0 hG`%  
h=NXU9n%'  
-/7@ A  
e6T?2`5P  
2. 仿真任务 `"iPJw14  
j_zy"8Y{  
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。 QYBLU7  
7d_"4;K)  
3. 参数：准直输入光源 0R&7vn  
OXoEA a  
4 T/ ~erc  
R3BK\kf&  
4. 参数：SLM透射函数 D9r;Ys%  
r9-)+R J  
diw5h};W  
5. 由理想系统到实际系统 xkaed  
.e S* F  
,fm{ krE  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 w;Pe_m7\EO  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 N,cj[6;T%  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 =D 5!Xq'|  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 1<M~
#  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 ;/^O7KM-  
+
k   
VF"c}
  
qMBEJ<o  
B8V85R  
应用示例详细内容 BUsAEwM  
&G+:t)|S  
仿真&结果 J8`vk#5  
g aXF3v*j  
1. VirtualLab中SLM的仿真 LFQPysC  
n]wZ7z  
 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)。 "&kXAwe  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 As#/ln$nE  
 为优化计算加入一个旋转平面 ?kc,}/4  
4wwRNu*  
nyd'79~>G  
z#olKB
s  
2. 参数：双凸球面透镜 S3/Z]?o  
js=w!q0)9  
k%cT38V*  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 rAQ3x0  
 由于对称形状，前后焦距一致。 D)
JI11a<  
 参数是对应波长532nm。 d[KG0E5`  
 透镜材料N-BK7。 s.@DI|Gnf  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 SL%lY  
rEZMX2  
r6`KZ TU  
_&F*4t!n_  
p\,PY  
Y3f2RdGl  
3. 结果：双凸球面透镜 y8O<_VOO}"  
"V7&@3  
N%QVkuCbM  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 k%ckV`y  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 l,
M?  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 >c8EgSZJ  
9m_Hm')VG  
GV
zG  
}o#6g|"\sY  
kA<58,!  
4. 参数：优化球面透镜 Ps7Bt(/  
|=4imM7  
HA(
G q  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 "zBYhZr  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 w#`E;fN'  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 Y+#VzIZw  
 透镜材料同样为N-BK7。 pD%Pg5p`  
VSa#X |z  
#+Cu&l  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 aUX.4#|%  
F:rT.n  
*b]$lj  
{%3sj"suB  
5. 结果：优化的球面透镜 [CJr8Qn  
M2e_)f:  
_kT$/k  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 |\/Y<_)JD  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 =;^#5dpt$  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 ^iaG>rvA  
r5N.Qt8  
u>o2lvy8  
$@cg+Xrg1  
6. 参数：非球面透镜 F&x9.  
WfE,U=e*  
op|/_I$  
 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''$b?Em  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 zQQ=8#]  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ;y"quJ'O  
@e_<OU  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 h"{Z%XPX#  
(},TZ+u
 
TS{ycGY  
|+Fko8-  
3jB5F0
^r1  
7. 结果：非球面透镜 "eiZZSz  

R4Vi*H  
IirXF?&t  
 生成期望的高帽光束形状。 y9OxPq.Cy  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 LD~/*  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 VMZ"i1rP  
HG/`5$L +}  
3;6Criq}  
n$fYgZKn  
IPE2t  
8. 总结 N>S_Vgk}  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Z;6v`;[  
tGcp48R-:+  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 :NJ(QkTZv  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 P
<@V  
Lgh. 1foK  
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。 -5~&A6+ILn  
`|\z#Et  
扩展阅读 ,s*-2Sz  
&cEQ6('H  
扩展阅读 451TTqc  
 开始视频 [h>RO55e  
-     光路图介绍 e==}qQ  
 该应用示例相关文件： 6 ZutU ~HS  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 H53dy*wb$  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 gxS*rzCG