[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) 8g8eY pG  
应用示例简述 %G(VYCeK  
1. 系统细节 n#"G)+h3#  
 光源 ?wkT=mv  
— 高斯激光束 D6lzcf  
 组件 Q3i\`-kbb  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 4
PD
5i  
— 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}Wj.l+F  
 探测器 ;rL>{UhG  
— 视觉感知的仿真 On O_7'4 t  
— 高帽，转换效率，信噪比 a\m=E#G  
 建模/设计 j{FRD8]V  
— 场追迹： rhOxyY0  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 5I[:.o0  
M3UC9t9]  
2. 系统说明 & +`g~6U  
y)|d`qC\  
m~=VUhPd  
hB<(~L?A]  
3. 建模&设计结果 r-S%gG}~E  
zE8_3UC  
不同真实傅里叶透镜的结果： }Uj-R3]}K  
Q& d;UVp  
;K l'[~z  
xv>8rW(Np5  
4. 总结 g}6M+QNj  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 {gEz;:!):  
"<egm^Yq  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 .0/"~5  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 =saRh)EM  
KX\=wFbP)  
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。 7ko}X,aC  
lM
#/F\  
应用示例详细内容 FN26f*/  
6e,IjocsB  
系统参数 |w~*p N0  
M?sTz@tqq  
1. 该应用实例的内容 LkF
*$  
5<KBMCn  

'T
|QG@q  
aY,'^S  
ze8MFz'm  
2. 仿真任务 Z~w?Qm:/  
M_$;"NS+}  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 ^8ilUu  
|gk"~D  
3. 参数：准直输入光源 W+V &  
/_(l:q^  
{A MAQ  
5@bmm]  
4. 参数：SLM透射函数 W-1Ub
|8C  
}vF=XA  
{oo(HD;5  
5. 由理想系统到实际系统 V22Br#+  
1OK~*=/4  
@, z4{B  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 8f&#WIZ  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ]INt9Pvqm  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 `LTD|0;  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 G@dw5EfF9  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 h&Q-QU  
:7qJ[k{g  
}f] 
~
{^  
1[?xf4EMG  
eGrxS;NY  
应用示例详细内容 U4y ?z  
v`"BXSmp{  
仿真&结果 VsRdZ4  
4':U rJ+  
1. VirtualLab中SLM的仿真 {*qz<U>  
VSc)0eyn  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 9>L{K   
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 \v.YP19  
 为优化计算加入一个旋转平面 M|'![]-  
rgrsNr:1  
{F$MZ2E  
p~t5PU*(  
2. 参数：双凸球面透镜 ! lm0zR  
5sF?0P;ln  
kD4J{\  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 
( |Xc_nC  
 由于对称形状，前后焦距一致。 'sAs#  
 参数是对应波长532nm。 pS<j>y  
 透镜材料N-BK7。 m"8Gh`Fo  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 C'//(gjQ-G  

92Df.xI}  
7TGLt z  
JlN<w  
%N-f9o8  
D4CiB"g3*  
3. 结果：双凸球面透镜 
U6R~aRJ;  
[H2"z\\u  
zJa,kN|m  
 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。 J |TA12s  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 l?LP:;S  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 !8i[.EAT  
G8voqP  
C
Ejf&n  
/\1MG>#K  
vL:tuEE3  
4. 参数：优化球面透镜 LTc=D  
zkRL'-  
:raYt5n1,y  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 Qh. : N  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ZSg["`  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 N=P+b%%:Z  
 透镜材料同样为N-BK7。 WAt| J2  
aI0}E O  
~kAen  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Z39I*-6F9W  
B^u qu  
$x%
VUms  
-P>f2It  
5. 结果：优化的球面透镜 LlfD>cN  
@`6db  
cfEi
]  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 3d@$iAw1<  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 <n:j@a\up0  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 L=w
g"$  
qhiO( !jK  
tv1Z%Mx?Cp  
D.\s mk  
6. 参数：非球面透镜 Nn;p1n dN  
3Vj,O?(Z  
-K K)}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。 _,JdL'[d  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 H/Fq'FsQB  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 g
 :me:M  
S%7^7MSqA  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 C
4jqT  
&_EjP hZ  
f;;(Q-.  
k*8 ld-O  
KF[P /cFI  
7. 结果：非球面透镜 )./%/
_*K  
FM3DJ?\L-  
`E),G;I  
 生成期望的高帽光束形状。 }I\hOL
 
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。
KF"&9nB  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 C?3?<FDL  
T*%Q s&x;  
k2xOu9ncEj  
/k(KA [bS  
d|9B3I*I  
8. 总结 kR0d]"dr  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ]~SOGAFW  
S"Dw8_y7}  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 P%6-W5<  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 P2S$Dk_<\X  

p-=+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。 dX0"h5v1  
x*A_1_A  
扩展阅读 F~cvob{  
o1"MW>B,4  
扩展阅读 >!vb;a!  
 开始视频 ",\,lqV  
-     光路图介绍 h] (BTb#-  
 该应用示例相关文件： R~$W  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ?2b*FQe  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 S[bFS7[