[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) MhI)7jj`mt  
应用示例简述 <j 9Mt=8M  
1. 系统细节 n?LIphc
\  
 光源 XCIa2
Syo  
— 高斯激光束 )ozcr^  
 组件 _7#tgZyv  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 Ryq"\Q>+  
— 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 LJ(n?/z%  
 探测器 n1>,#|#  
— 视觉感知的仿真 ^'[@M'`~L  
— 高帽，转换效率，信噪比 ~x4B/zW?  
 建模/设计 }S vw,c  
— 场追迹： sjzXJ`s  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 4
,U}Am1Q  
ljJz#+H2_  
2. 系统说明 TwuX-b  
2yQ}Lxr(  
GX@W"y  
Y <Znv%M  
3. 建模&设计结果 )jk1S  
u.
kY
p  
不同真实傅里叶透镜的结果： q^N0abzgP  

B80odU&  
B8UZ9I$n  
wVp4c?s  
4. 总结 !rXcGj(k  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 *F szGn<  
P*SCHe'  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ?cO8'4 bq  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 pYfV~Q^3  
H9~%#&fF  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 R#
/?AD&  
98A(jsj  
应用示例详细内容 kPO6gdwq$  
fQQsb 5=i  
系统参数
("?&p3];b  
w<Yv`$-`  
1. 该应用实例的内容 NT@YLhs?  
B.YMP;7>  
wHtJ_Y  
GOf`Z'\xt  
rv}mD  
2. 仿真任务 feI./E  
G'O/JM  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 Hwp{<  
dd<:#c9  
3. 参数：准直输入光源 n5v'  
q]eFd6  
I/O
n3"U%  
5iQmZ[  
4. 参数：SLM透射函数 pcy<2UV  
`ke3+%uj o  
hIuMHq7h  
5. 由理想系统到实际系统 2mqK3-c  
/2;dH]o0  
WR/o @$/  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 1~2R^#rm  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 &~~aAg  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 #wenX$UTh3  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 bmOqeUgB  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 7}4'dW.  
2W^B{ZS;  
38c?^  
ZfPd0 p  
;} lT  
应用示例详细内容 |h&<_9  
~:>AR` 9G  
仿真&结果 7tSJniB  
S!;LF4VA  
1. VirtualLab中SLM的仿真 q,B3ru.?d  
}* QO]_U?  
 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)。 I^~=,D  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 w6T[hZ 9  
 为优化计算加入一个旋转平面 FR:d^mL  
^r
v"o:lF  
}q%jO  
-2F@~m|  
2. 参数：双凸球面透镜 qib7Z]j  
'LVn^TB_f&  
c$0_R;4/  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。  ep+  
 由于对称形状，前后焦距一致。 @}<"N  
 参数是对应波长532nm。 t5.`!3EO  
 透镜材料N-BK7。 cjuZBFl  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 43zUN  
5|ic3  
N.Dhu~V  
#HeM,;Xp  
!;%y$$gxh  
kG/X"6pZ  
3. 结果：双凸球面透镜 }A]BpSEP  
H@{Objh
1  
AZ[75>  
 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。 gQ37>  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 0n3D~Xzd  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 '>@4(=I  
_%Bz,C8  
?O??cjiA@  
x(8n 9Q>  
C.~j'5N  
4. 参数：优化球面透镜 x?"#gK`3;  
e}A&
V+  
$X*mdji  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 f/}  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 wW:7y>z)  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 '0|o`qoLzA  
 透镜材料同样为N-BK7。 Cq>6rn  
fXO_g  
mEFw|M{  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 e+'%!w"B  
I&Jt> O4  
\fZiL!E^7  
<},1Ncl  
5. 结果：优化的球面透镜 =m7H)z)i*J  
)RN<GW'  
A>=E{  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 ,_jC$  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 2j&v;dmh<  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 vJ"i.:Gf4  
DP9LO_{  
}`xdWY  
~6`iY@)  
6. 参数：非球面透镜 -/ +#5.`1  
0,_b)  
AF}gSNX  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 x)SralWb  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 qP3q  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 3`*Kav>"  
F;8*H1  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 g # S0V  
}#1/fok  
n[,XU|2  
1!1!PA9u  
&]F3#^!^  
7. 结果：非球面透镜 xCXQ<77  
eQUe >*  
ve Tx, \6@  
 生成期望的高帽光束形状。 `zA#z />  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 $TG=w  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 .@#A|fgv  
OcmRZ  
` qUX.  
%Jp|z? [/  
! zL1;d  
8. 总结 ;AX8aw,  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 !m;H@KR{  
x|i_P|Z  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 m&*JMA;^  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 I9?Ec6a_  
Fh8lmOL;?  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 w(9*7pp  
E5</h"1  
扩展阅读 t$J.+}}I  
T 2F6)e  
扩展阅读 %Ip*Kq-  
 开始视频 jQS 6J+F]  
-     光路图介绍 y7/F_{  
 该应用示例相关文件： YJ_\Ns+Ow  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 .iG&Lw\,  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 S<`I Jpkv