[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) $^Is|]^  
应用示例简述 I%]~]a  
1. 系统细节 nyyKA_#:5  
 光源 3BuG_ild  
— 高斯激光束 qB57w:J  
 组件 <9JI@\>  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 poZ04Uxo>  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 9qUc{ydt  
 探测器 Yv?nw-HM  
— 视觉感知的仿真 'c[[H3s!;  
— 高帽，转换效率，信噪比 nRYHp7`  
 建模/设计 >h^CC*&'pw  
— 场追迹： ]Ek6EuaK  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 !_Z\K$Ns  
D#ZzhHHP  
2. 系统说明 _MF:?p,l  
,(H`E?m1w4  
!^{0vFWE  
W(h].'N  
3. 建模&设计结果 UF3g]>*  
00Tm]mMQX  
不同真实傅里叶透镜的结果： fqoI(/RWP  
C
`
s  
\LYB% K}  
3uSj5+@q6  
4. 总结 : GVyY]qBU  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 oy8L{8?  
,/?7sHK-0  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 [D!-~]5  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 [$PW {d8|  
ETt7?,x@  
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。 ;VhilWaF-  
|mx)W}  
应用示例详细内容 ZY_aE  
%gK@R3p  
系统参数 C`qo  
:
@mBSE/  
1. 该应用实例的内容 ;WydXQ}Q^  
L5(7;  

Z>0a?=1[  
:c4iXK0_^?  
Un[olp  
2. 仿真任务 >3{#S:  
B|\pzWD%  
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。 /y8=r"'G  
iLQFce7d|&  
3. 参数：准直输入光源 $ z4JUr!m  
:Ma=P\J W  
0\qLuF[)  
"H{Etb/  
4. 参数：SLM透射函数 ,\YlDcl':0  
Sz!mn  
Sn6cwf9.s  
5. 由理想系统到实际系统 UE:';(t  
%y7&~me  
T\ixS-%^  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 d-GU164  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 $w,O[PIi  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 r;>2L'  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 ){-Tt`0(u  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 OTgctw1s  
Q9Tt3h2ga  
@u@N&{b5"  
tu4-##{  
Ox| ?  
应用示例详细内容 SRU}-  
[-ONs
 
仿真&结果 %4bGI/\/  
9i6z p'  
1. VirtualLab中SLM的仿真 n(}cK@  
yj:<3_-C*  
 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=?m_4
\$m  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 e
8Ul^]  
 为优化计算加入一个旋转平面 cDkq@H:  
!^[i"F:G  
I{/}pr>  
M%yeI{m  
2. 参数：双凸球面透镜 Q1Jw7R#?l  
''P
u  
+69[06F  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 hFW{qWP  
 由于对称形状，前后焦距一致。 b0(bL_,  
 参数是对应波长532nm。 _nUvDdEs,  
 透镜材料N-BK7。 !t;B.[U *  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ;7:_:o[.  
K~chOX  
(WCczXm)  
)ajF ca@v  
q0m>NA   
u5'jIq
lU  
3. 结果：双凸球面透镜 R!+_mPb=Q*  
/h]#}y j  
Wr j<}L|  
 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。 jqzG=/0~{  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 x(]Um
!  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ln1QY"g  
r(ZMZ^  
-X]?ql*%`  
Ii.?| u  
Il4R R  
4. 参数：优化球面透镜 ku3(cb!2  
e{Y8m Xu  
vY"i^
a`f  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 +|w%}/N  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 "<N2TDF5  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 -f-@[;D  
 透镜材料同样为N-BK7。 6)]zt  
O0Pb"ou_h.  
0en Bq>vr  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 )N'-Ap$g  
`Eg~;E:  
pba`FC4R  
BO%aCK&  
5. 结果：优化的球面透镜 6k=
*O|r  
o>l/*i
0I  
`9`T,uJe  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 N<N uBtkA  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 /)J]m  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 2:jWO_V@  
&y+)xe:&S  
-+HD5Hc  
l
JJ`aYDp  
6. 参数：非球面透镜 &&>Tfzh  
khb/"VYd  
=K;M\_k%y  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 @c-| Sl  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 eJy}
W /  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 "nA~/t=  
gWGh:.
*T  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 <-(n48  
&Cm$%3  
`gX$N1(  
CeINODcT  
laQ{nSVBm  
7. 结果：非球面透镜 ?3yrX_Qm{  
~vscATQ  
]j+J^g  
 生成期望的高帽光束形状。 2u%YRrp  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 .FeVbZW  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 pmuT7*<19  
*3A)s O  
H$k2S5,,z  
l_i&8*=Px  
FT Ytf4t  
8. 总结 =5q_aK#i  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 %
hVI*p3  
W}P9I&3  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 .!)i   
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 X<<FS%:+  
zrL+:/t  
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。 eE5j6`5i
 
gXvE^fE  
扩展阅读
ly::?  
#:xv]qb`k  
扩展阅读 sP@7%p>wt  
 开始视频 62 9g_P)  
-     光路图介绍 K)#6&\0tT  
 该应用示例相关文件： BV)) #D9  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 xs^wRE_  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 <AN5>:k[pM