[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) PB *v45  
应用示例简述 hq&|  
1. 系统细节 ),CKuq>  
 光源 RIQ-mpg~(k  
— 高斯激光束 3&>0'h  
 组件 oYdE s&qq  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 $*VZa3B\  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 {,i-V57-h  
 探测器 tKS[  
— 视觉感知的仿真 IU<lF)PF$  
— 高帽，转换效率，信噪比 dQ:F5|p  
 建模/设计 m}u)C&2>  
— 场追迹： k3H0$1  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 Jz=|-F(Sy  
XmD(&3;v-  
2. 系统说明 ;>>n#8
`  
^B0Qk:%P^N  
>+Ig<}p  
<#J5.I 1  
3. 建模&设计结果 jz`3xFy *]  
I?St}Tl  
不同真实傅里叶透镜的结果： 4(sHUWT  
Y/
6>OD  
lP*n%Pn)  
P3`
$4p?  
4. 总结 B2o
Kvgw  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ^D5Jqh)
 
(8aj`> y  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 }NoP(&ebz*  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 VP>*J`'H  
{g#4E0.A!  
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。 2,
dWD<h  
r88De=*  
应用示例详细内容 1cv~_jFh  
nj0sh"~+  
系统参数 m3B
L  
O>pv/Ns  
1. 该应用实例的内容 FLs$  
f+Acs*.GQ  
}^iqhUvT F  
t))MZw&@  
m0As t<u  
2. 仿真任务 EwX&Cj".  
!ig&8:  
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。 n8F~!|lQ0  

MW6z&+Z  
3. 参数：准直输入光源 H)i|?3Ip  
&}[P{53sr  
*Q^z4UY  
:u./"[G  
4. 参数：SLM透射函数 (z>t4(%\  
>9rZVNMU  
Oo@o$\+v  
5. 由理想系统到实际系统 1Vdi5;dn  
{='Bd6_=  
!}z'"l4i  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 '{UKO7  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 >P:X\5Oj  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 S@qR~_>
a  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 fE+zA)KX  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 Inv`C,$7Q#  
]vlBYAW'  
Cl`i|cF\  
.a]#AFX  
q9_$&9  
应用示例详细内容 RC/ 3\'  
?}Zt&(#  
仿真&结果 \O;2^  
(_zlCHB  
1. VirtualLab中SLM的仿真 WN+i3hC  
D<;~eZ'  
 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)。 nFNRiDx  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。
)^ Y+Vn  
 为优化计算加入一个旋转平面 bsF_.S*k@  
(
tX3?[ii  
Fs(PVN  
Sy|GM~  
2. 参数：双凸球面透镜 WJOoDS!i  
N!7}B  
WHY/x /$  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 R~4X?@ZB  
 由于对称形状，前后焦距一致。 _ \6v
@  
 参数是对应波长532nm。 n?.;*:  
 透镜材料N-BK7。 );h(D!D,  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 @|SeabN^-  
l,7& z  
din,yHu~  

>\Dy  
FAEF  
w'2FYe{wj  
3. 结果：双凸球面透镜 P>C'?'Q7  
g0t
nt)]  
$]We|  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 l~rj7f;  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 25)9R^  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 p H y  
TwPQ8}pj?  
TU0-L35P1  
js<d"m*  
xmv%O&0^}  
4. 参数：优化球面透镜 TlS? S+  
CJ\a7=*i  
)x|;%.8FX7  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 NS[eQ_rT  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 zl@^[k
m{  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 0N,<v7PX  
 透镜材料同样为N-BK7。  l(?B0  
XP@dg4Z=z  
 vmqa_gU\  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ?{S>%P A_B  
35& ^spb  
&u.{]Yjx  
KS$t  
5. 结果：优化的球面透镜 zFq%[X  
fHup&|.  
zeHF-_{  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 lGd'_~'=  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 7AV{ h[J  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 KNx/1lf  
 + Q-b}  
d.wGO]"  
*,\"}x*  
6. 参数：非球面透镜 !g
|O.mt  
VL9wRu;  
Ga7E}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。 }%_|k^t  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 NKO"'
   
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 5*YoK)2J  
?F"o+]i+^  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 :,l7e  
>2s4BV[(  
u
Y&1[(Pb  
iHD!v7d7  
W{}$c`,R  
7. 结果：非球面透镜 -tg|y  
Ei4^__g\'  
kTb$lLG\xk  
 生成期望的高帽光束形状。 Je6[q  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 b#6S8C+@  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ipv5JD[  
 Z1 D  
YXA@ c  
]01`r/->\  
{*yvvb  
8. 总结 _?c.m*)A  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Q|(}rIWOQA  
&6x(
%o|  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 <0CjEsAB]  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 @nktD.  
o:d7IL  
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。 ?@b6(f xX  
?:;;0kSk  
扩展阅读 V\L;EHtc$  
rqamBm 5  
扩展阅读 j6qtR$l|  
 开始视频 C]ss'  
-     光路图介绍 l]]NVBA])  
 该应用示例相关文件：
'UhoKb_p  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 \*$^}8  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 \"
O5li3n