[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) e`tLR- &  
应用示例简述 $Byj}^;1  
1. 系统细节 `XTh1Z\  
 光源 EfLO5$?rm  
— 高斯激光束 $L4/I!Yf  
 组件 6+rlXmd  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 u?ek|%Ok  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差
vZ7gS  
 探测器 =iB,["s  
— 视觉感知的仿真 YO)$M-]>%J  
— 高帽，转换效率，信噪比 ".*x!l0y7  
 建模/设计 V5}nOGV9  
— 场追迹： 7
"X>?@  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 
:S@1  
t5k!W7C  
2. 系统说明 >r/rc`Q  
89}Y5#W  
]36sZ *  
cNpe_LvW  
3. 建模&设计结果 oj,lz?  
>M
!xiQX  
不同真实傅里叶透镜的结果： ^(}585b  
`L;eba  
O^>jdl!TZ  
wle@vCmr  
4. 总结 !M<{E*  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 WnFG{S{s  
$S*4r&8ZD  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 K[\'"HyQ,X  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 :m=m}3/:  
_;A $C(  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 57{oh")  
Dz=k7zRg"  
应用示例详细内容 a\uie$"cr]  
hw_JDv+  
系统参数 r9 y.i(j
 
;32#t[ib
 
1. 该应用实例的内容 #BK9 k>i  
4Q=ftY<  
9ILIEm:  
5pNY)>]t=  
@(``:)Z<b  
2. 仿真任务 ~H)4)r^  
~wn
OV#v  
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。 I:(m aMc  
$DFv30 f  
3. 参数：准直输入光源 bok.j  
?zJpD8e  
7z6b@$,  
G |*(8r()  
4. 参数：SLM透射函数 >e5 *p
rx+  
5lKJll^2:  
;T]d MfO  
5. 由理想系统到实际系统 .o%^'m"=D[  
gV1[3dW  
V=I"-k}RL  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 gIWrlIV{9  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 z@s5m}  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 B(k=oXDF  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 JN/UUfj  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 %sh>;^58P  
Z!d7&T}  
D8{D[fJ;  
q:>^ "P{  
5/",<1  
应用示例详细内容 9DQ)cy  
-!RtH |P  
仿真&结果 J;t 7&Zpe  
ivO/;)=t  
1. VirtualLab中SLM的仿真 djQv[Vc{  
=*BIB
5  
 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)。 rsn.4P=  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 $
lIWd  
 为优化计算加入一个旋转平面 H?1xjY9sl  
v7  
pD"vRbYF  
72W,FU~OD  
2. 参数：双凸球面透镜 $aCd/&  
3gWvmep1  
=d 2r6%v  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 @K223?c8l  
 由于对称形状，前后焦距一致。 lLq<xf  
 参数是对应波长532nm。 C-eA8pYY/  
 透镜材料N-BK7。 gie
N9S  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 i=a-<A5x  
=rA~7+}  
\b V6@#,  
Bm$"WbOq*R  
KAA-G2%M  
j!~l,::$"X  
3. 结果：双凸球面透镜 <>eOC9;VY  
F+ <Z<q  
$yDWu"R8  
 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。 iF5'ygR-Z  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 -hcS]~F  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 w1x" c>1C  
5la>a}+!!h  
[97:4.  
M$4k;  
!1T\cS#1%  
4. 参数：优化球面透镜 K`&oC8p  
[u@Jc,  
4EI7W,y  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 )C(>H93  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 UsGa  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 @}_WE,r  
 透镜材料同样为N-BK7。 T#%/s?_>.  
mOpTzg@  
OV2-8ERS  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 #&<)! YY5  
cEW0;\
$  
vr#+0:|  
uJx"W  
5. 结果：优化的球面透镜 8 a!Rb-Q:  
kh~'Cn "O  
V6$xcAE"</  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 "q}FPJ^l_N  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 (Q[fS:U  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 \y6OUM2y  
VUTacA Y>L  
!f>d_RG  
f-6vLX\Vu  
6. 参数：非球面透镜 Rtb :nJ8  
^ PI
5L  
ELrsx{p:  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 nKR{ug>I)  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 J{[n?/A{  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 i 8!zu!-0  
u$%t)2+$4  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 rG?>
ltxB  
A,su;Qh  
-?]W*f  
A,i75kd  
(>J4^``x=  
7. 结果：非球面透镜 Yw _+`,W   
]v[|B  
$'W}aER  
 生成期望的高帽光束形状。 =_j vk.  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 5tQ1fJze  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 !8 &=y  
"~UUx"Y  
gVeEdo`$<  
:^UFiUzrE  
y(R? ,wa=]  
8. 总结 Va Z!.#(P  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 f}guv~K  
=to=8H-  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Y`+=p@2O2o  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 e\O/H<  
[m^+,%m5]  
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。 j4=(H:c~E  
Gm*X'[\DD  
扩展阅读 Y
*_)h\f  
kq\)MQ"/X  
扩展阅读 u3Gjg{-N7  
 开始视频 !4]9!
<.k  
-     光路图介绍 dr4
Z5mw"E  
 该应用示例相关文件： zByT$P-  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 >-&R47G  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 6c0>gUQx-