[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) zRJKIm  
应用示例简述 C(|T/rQ-  
1. 系统细节 4FHX#`  
 光源 HAU
TCX  
— 高斯激光束 |8U7C\S[  
 组件 DdS3<3]A  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 vb ^!(  
— 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 nIqY}??  
 探测器 l0_E9qh-i  
— 视觉感知的仿真 _BLSI8!N@  
— 高帽，转换效率，信噪比 J'^$|/Q  
 建模/设计 RdVis|7o  
— 场追迹： >
Hzb0N!VJ  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 bvu<IXX=2  
:2Rci`lp  
2. 系统说明 L\?g/l+k  
dVtLYx  
lGHu@(n<  
3)Awj++  
3. 建模&设计结果 otH[?c?BT  
H{Y=&#%d  
不同真实傅里叶透镜的结果： c^)E:J/  
+P)[|y +e  
QZa#iL  
l=?y=2+  
4. 总结 z.Kq}r^  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。
4e\`
zy  
3b[+m}UWQ  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 {1U*:@j  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 i\4"FO?v  

3$yL+%i  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 R*{?4NKG  
QuRg(K%:  
应用示例详细内容 y-q?pqt  
bYB}A:  
系统参数 sP8&p*TJF  
n)!_HNc9  
1. 该应用实例的内容 ,fJ(.KI0  
D2cIVx3:(  
@,`=~_J  
&u\z T P  
sq|@9GS0T  
2. 仿真任务 CWsv#XOg]  
=/!S  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 xKzFrP;/{  
Kf^F#dA  
3. 参数：准直输入光源 "$cT*}br  
|5B9tjJ"  
VCRv(Ek  
}v,P3  
4. 参数：SLM透射函数 q$'&RG  
o"M^sKz47  
Nb^:_0&H@  
5. 由理想系统到实际系统 H).5xx[`  
pv SFp-:_  
&'\+Z  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ;*H~Yb0  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 DC7}Xly(  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 e-)1K  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 t3JPxg]0k'  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 =PM
#eu  
TFPq(i  
j&GK
pt  
=JH,RQ *  
e91d~  
应用示例详细内容 P"@^'yR5WK  
xTm&`Xo  
仿真&结果 J"|$V#  
B*N8:u  
1. VirtualLab中SLM的仿真 KL~sEli  
L$Z_j()2  
 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)。 dL)5~V8s  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 sH: &OaA  
 为优化计算加入一个旋转平面 ox#4|<qM  
t]%R4ymV  
['1?'*  
5L#M
7E  
2. 参数：双凸球面透镜 ')RK(I  
r'?&VS-Cj  
Fj4:_(%nG  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 m#'9)%t!J  
 由于对称形状，前后焦距一致。 2eYkWHi  
 参数是对应波长532nm。 A???s,F_  
 透镜材料N-BK7。 $y}Tbm  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 (qdk &  
4+:u2&I  
Xw)+5+t"{  
)\^OI:E  
:Fl:bRH+  
me" <+6  
3. 结果：双凸球面透镜 p9J(,}  
Dl6zl6q?  
>EjBknl  
 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。 d"a`?+(Q  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 $MHc4FE[  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 UQy+&;#5  
?##GY;#  
wqsnyP/m  
z`CIgSR  

0vEa]ljS  
4. 参数：优化球面透镜 ^z1WPI  
yL1\V7GI{[  
%* 8QLI  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 ^`$KN0PY  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 @<+(40`*  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ~2H)#`\ac8  
 透镜材料同样为N-BK7。 :iJ= 9  
<K~#@.^`  

`YJ`?p  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Wo%&,>]<H  
iJAW| dw}  
z
R:S.e<  
2ZnTT{]_m  
5. 结果：优化的球面透镜 PGJ?=qXr#  
!Bd2$y.  
)pJzw-m"  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 .w`8_v&Y  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 E+_}8J .  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 hFKYRZtP.8  
~k&b3-A}
 
>q}EZC  
mu*wX'.'  
6. 参数：非球面透镜 aJ2-BRn  

ms~ mg:  
4&?%"2  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。
&iuc4"'  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 D[<8(~VP  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 _M7AQ5  
\2T@]!n  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Hkpn/,D5  
WL>"hkx  
e-Eoe_k  
b-wFnMXk+  
f9!wO';P6  
7. 结果：非球面透镜 1Azigd0%  
98A ;R  
o-R;EbL  
 生成期望的高帽光束形状。 2@=
JIMtc  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ^oj)#(3C  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 i_V~SC`  
d!8`}L:=M  
53#7Yy  
TR]~r2z  
Q[S""P.Z|  
8. 总结 OLlNCb#t  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 (eSa{C\  
x?T/=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。 GYZzWN}U  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 dtr8u  
&ciU`//`  
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。 /`3<@{D  
B$sB1M0q  
扩展阅读 | x/,  
8NWvi%g  
扩展阅读 nxw]B"Eg  
 开始视频 Ag^Cb'3X  
-     光路图介绍 1 @tVfn}  
 该应用示例相关文件： ~Qeyh^wo  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ?dY}xE  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 t?iCq1