[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) TYH4r q &  
应用示例简述 QMQ\y8E  
1. 系统细节 41XS/# M$*  
 光源 9,J^tN@^  
— 高斯激光束 C>=[fAr mO  
 组件 ?"Ec#,~  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 $O[$<D%H  
— 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 3I.0jA#T&/  
 探测器 G}V5PEF]`  
— 视觉感知的仿真 L}hc|(:  
— 高帽，转换效率，信噪比 s.IYPH|pn  
 建模/设计 2qgm(jo *y  
— 场追迹： @lhjO>@#I  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 Bid+,,  
hYSzr-)  
2. 系统说明 [yn\O=%5  
3[r9v!l  
0Bn35.K  
HOSt0IHzty  
3. 建模&设计结果 De^Uc  
GC3WB4iY@U  
不同真实傅里叶透镜的结果： &$NYZ3?9  
|)[I$]L  

VOkSR6  
$_Kcm"oj  
4. 总结 n1
  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 T)lkT?  
I(Gl8F\c
~  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 E(p#Je|@[  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 VtYrU>q  
l#|wF$J  
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。 IY40d^x  
ESyb34T`  
应用示例详细内容 2kkqPBc_  
y}*J_7-  
系统参数 i}
=n6  
k;(r:k^  
1. 该应用实例的内容 khQ@DwO*\=  
wmDO^}>ZP  
12o6KVV^x  
r~YxtBZH+  
X0 ^~`g  
2. 仿真任务 H#:Aby-d}  
G/N1[)  
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。 ]S+KH \2  
r0/aw  
3. 参数：准直输入光源 wB+X@AA  
60
--6n  
.X\9vVJ  
^Rh`XE  
4. 参数：SLM透射函数 vX}#wDN
P  
3XSfXS{lwP  
,(;]8G-Yj  
5. 由理想系统到实际系统 g@|2z
  
&j?+%Y1n@  
a98J_^n  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 :x3"Cj  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ,lDOo+eE%:  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 gaWJzK Yc_  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 %V|n2/O Y  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 {NUI8AL46A  
,B1~6y\b  
&cZl2ynPi  
HlOn=>)<  
nduUuCIY.  
应用示例详细内容 @iBaJ"*,  
>Vph_98|  
仿真&结果 XsGc!o  
\rM5@ Vf  
1. VirtualLab中SLM的仿真 j@.^3:  
xQDWnpFc  
 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)。 N oRPvFv  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 D}~uxw;[^  
 为优化计算加入一个旋转平面 O"~CZh,:r}  
m[qW)N:w  
a: 2ezxP  
4SJb\R)XK  
2. 参数：双凸球面透镜 yY_#fJj  

h9kwyhd"  

I9L7,~s  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 |ITh2m  
 由于对称形状，前后焦距一致。 >Xi/ p$$7u  
 参数是对应波长532nm。 QxT\_Nej*n  
 透镜材料N-BK7。 j:7AVnt  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 3(`P x}  
|#ZMZmo{  
.oqe0$I  
a5?Yh<cJ  
J1
Run0  
m,)o&ix1  
3. 结果：双凸球面透镜 wwE3N[  
-5Oy k,  
%5!K?,z%  
 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。 @?*; -]#)  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 I
Xpn(vX  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 20/P:;  
ej,R:}C%`  
O=}d:yZb!  
[ d`m)MW-  
2  Z
yO
 
4. 参数：优化球面透镜 nh+Hwj#(x  
uM,R+)3  
vZ1?4hG  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 0UhJ I  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 .'b|pd  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 &qP0-x)  
 透镜材料同样为N-BK7。 Of>2m<  
?5;N=\GQ  
t==\D?Rt  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 5zz">-Q !  
1Gy [^  
8^67,I-c  


54#P  
5. 结果：优化的球面透镜 B.:1fT7lI  
h@dy}Id  
QUDpAW  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 zKT4j1h  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 pKU(4&BxX  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 0:JNkXZ:  
a n0n8l  
AdRp{^w  
uU=!e&3  
6. 参数：非球面透镜 tIS.,CEQF  
={;7WB$  
=#vJqA  
 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*Y<m\*  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 QH_Ds,oH=  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 / ;+Mz*  
biV NZdA  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 fZcA{$Vc]N  
qkqtPbQ 7  
Dus!Ki~8(t  
]Y@_2`  
b,X+*hRt  
7. 结果：非球面透镜 }<zbx*!  
[^D>xD3B2  
Bg}l$?S  
 生成期望的高帽光束形状。 X#HH7V>  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 O[\mPFu5  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 %cBOi_}}~  
q
Wf[X'  
(\o4 c0UzK  
]E)\>Jb  
w[$oH^7  
8. 总结  O*.n;_&  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 L4Kg%icz l  
J*38GX+  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ;NE4G;px4<  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 P
- +]4\
 
qHT73_R  
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。 CM%;/[WBxy  
97~>gFU77#  
扩展阅读 K-@\";whF  
/8!n7a7  
扩展阅读 +v$W$s&b-h  
 开始视频 OMM5ALc(F  
-     光路图介绍 sVGQSJJ5  
 该应用示例相关文件： sPVE_n  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 |3 Iug  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 v+}${h9