[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) \lQ3j8U  
应用示例简述 AE77i,Xa  
1. 系统细节 cOV9g)7^O  
 光源 X+]>pA  
— 高斯激光束 wmGcXBHt$  
 组件 */M`KPW  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 nnj<k5  
— 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 =\.*CY|;N  
 探测器 0beP7}$  
— 视觉感知的仿真 .m]}Ba}J$  
— 高帽，转换效率，信噪比 ~wDXjn"U&  
 建模/设计 cZBXH*-M!  
— 场追迹： Vr},+Rj  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 $!*>5".A  
!Sn|!:N4  
2. 系统说明 Z>`\$1CI  
Bn]=T  
i=#`7pt%'a  
B$2b=\  
3. 建模&设计结果 .1[.f}g$J  
D:Q#%wJ  
不同真实傅里叶透镜的结果： 3
2 i6j  
~g=&wT11  
Br
9j)1;  
=T9h7c R  
4. 总结 #sc!H4  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 P_5aHeiJ  
OCrTzz8  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 X\Bl? F   
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 .JLJ(WM  
\eKXsO"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。 gw"cX
ny  
OY{fxBb  
应用示例详细内容  nz?[  
 ,RR{Y-  
系统参数 /iO"4%v  
"BSY1?k{  
1. 该应用实例的内容 Y|LL]@Lv  
X "7CN Td  
7_ix&oVI  
P6GTgQ<'BA  
zjr($?  
2. 仿真任务 6#U~>r/  
>;4q  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 u9f^wn  
U6/7EOW,  
3. 参数：准直输入光源 ?IAu,s*u  
`e,}7zGR  
[`GSc6j  
`$f`55e  
4. 参数：SLM透射函数 }oZ8esZU2  
VkJ">0k  
^}~Q(ji7  
5. 由理想系统到实际系统 ?sQg{1"Zr  
3q/Us0jr  
clU ?bF~e1  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 6HCg<_j]  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 G{: B'08  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 xH2'PEjFM  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 GG>53}7{  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。  Q(f0S  
tM"vIz 05  
/}@F q  
N%f"W&ci  
;t+p2i  
应用示例详细内容 : 2%eh  
k4$zM/ob  
仿真&结果 :0y-n.-{  
FL\pgbI  
1. VirtualLab中SLM的仿真 n@+?tYk*e  
sX6\AYF1M  
 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)。 b<y*:(:  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 qe&|6M!  
 为优化计算加入一个旋转平面 E}4{{{r  
6k0Awcr  
}T.>p#z  
E?+~S M1~  
2. 参数：双凸球面透镜 1L::Qu%E  
aiX&`   
 _:\rB  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 PFpFqJ)Cs"  
 由于对称形状，前后焦距一致。 %6(\Ki6I  
 参数是对应波长532nm。 {BlTLAKm  
 透镜材料N-BK7。 <y?+xZM]#|  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 \{<ml n  
&5K3AL  
]7<$1ta  
?H8w;Csq-  
(QIU3EN  
}BS EK<W  
3. 结果：双凸球面透镜 e-`9-U%6  
$DH/  
 Fw[1Aa#  
 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。 iyCH)
MA  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 x(u.(:V  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 "oxUKT  
B>E4,"  
!jl^__ .DR  
3q/"4D  
O=U,x-Wl  
4. 参数：优化球面透镜 ]u|FcwWc3  
sB:
e:PK  
\68bXY.  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 MMjewG
xe  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 0*]0#2Z  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 W:<2" &7  
 透镜材料同样为N-BK7。 2Ax(q&`9  
w$$pTk|&n  
'2l[~T$*  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 e?(4lD)d  
}6LcimQyK  
)X#$G?|Hn  
o&q:b9T  
5. 结果：优化的球面透镜 c)Q-yPMl)  
W!el[@  
(~\HizSl  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 TQt[he$O  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 >Heuf"V  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 S~ckIN]
 
|C./gdq  
w@P86'< v  
l{rHXST|  
6. 参数：非球面透镜 nUq@`G  
g[b;1$  
G@rh/b<$  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 D_F1<q  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 X..M!3
W  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ( q*/=u  
?jO<<@*2S  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Q.4+"JoG  
P<1&kUZL  
'h&>K,U?5  
w'i+WEU>l  
'yOx&~H]  
7. 结果：非球面透镜 q=cnY+p>  
hHEn  
sFk{Tv@Yz  
 生成期望的高帽光束形状。 <!W9EM  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 (8S+-k?  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 |&S
^L}V.C  
NSRY(#3  
,!AYeVq  
6a]Qg99\  
j*VYUM@y1\  
8. 总结 bneP>Bd  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 , Z1 &MuV  
&xj,.;
  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 L!5="s[}  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 g$=']A?W_  
4ti
Cxf)  
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。 q/7T-"q/G  

X|TGM  
扩展阅读 A9HgABhax  
]R"n+LnI:=  
扩展阅读 U&+lw=  
 开始视频 7m(9|Y:Q.  
-     光路图介绍 ]nS9taEA   
 该应用示例相关文件： EffU-=?%!  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ;M#D*<ucI:  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 (=53WbOh/t