[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) ," ~ew ,  
应用示例简述 +x$GwX  
1. 系统细节 "pGSz%i-  
 光源 yUcWX bT@  
— 高斯激光束 eSNi6RvE  
 组件 N0h
* |  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ;2-%IA,  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 Y}BT| "  
 探测器 X}C}  
— 视觉感知的仿真 `MtI>x c  
— 高帽，转换效率，信噪比 ^6tGj+D9  
 建模/设计 R,?
7|x  
— 场追迹： v8Gm;~  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 N9 yL(2  
`) s]T.-  
2. 系统说明 kX!TOlk3  
| wuUH  
Oo<L~7B  
K1]m:Y<  
3. 建模&设计结果 j}~3m$  
x`/"1]Nf  
不同真实傅里叶透镜的结果： S{_i1'  
D
/wX  
R]hilb'a  
#5*|/LD  
4. 总结 !0Hx1I<*x  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 5{?J5  
2)oT\m  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ?QuD:vck  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 4 0as7.q  
1#BMc%  
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。 ;Gf,$dbWn  
@ov*Fh  
应用示例详细内容 ^i>Tm9vM  
t;g=@o9YA  
系统参数 ? I7}4i7  
F2jZ3[P  
1. 该应用实例的内容 hfzmv~*  
aYc*v5QN3  
>drG,v0qh  
Xtv^q>!  
X.^S@3[  
2. 仿真任务 $mfZ{  
j?a^fcXB  
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。 4O}ZnE1[  
V}c3}'_U]  
3. 参数：准直输入光源 (.Q.S[<Y  
XNODDH  
PX7@3Y  
5cY([4,  
4. 参数：SLM透射函数 /{h@A~<96  
)bCw~'h*  
@K{1O|V  
5. 由理想系统到实际系统 {p -q&k&R|  
)?es3Ehqq  
LHit9O[_/s  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 -%R3YU3  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 4}C^s\?z  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 :zN{>,sC  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 0^?:Zds  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 :x85:pa  
954!ED|F(  
%9 kOl  
M1UabqQ  
\9r1JP0  
应用示例详细内容 nj
hDr
wN  
uO=yQ&  
仿真&结果 "gau
rr3  
e+`LtEve0  
1. VirtualLab中SLM的仿真 w +pK=R  
"}"hQ.kAz  
 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)。 ^r4@C2#vzJ  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 H]i.\2z  
 为优化计算加入一个旋转平面 2L\}
 
qIXo_H&\C  
DjzHEqiH  
|AgdD  
2. 参数：双凸球面透镜 M`_RkDmy<  
j` RuK  
F?APDGAN  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 I[P43>F3  
 由于对称形状，前后焦距一致。 W
DrC  
 参数是对应波长532nm。 |r|<cc#  
 透镜材料N-BK7。 Q:nBx[%  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 q oA?  
aXOW +$,  
I%
4)%  
">-J+ST%  
'r/+za:2  
`=}w(V8pc  
3. 结果：双凸球面透镜 $_ &Lp\  
H YA<  
F0Nl,9h('  
 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。 >VnBWa<j3  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 Hj\iI p  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 9YMD[H\}V  
rzl0*
CR  
moop.}O<  
2b&&3u8  
CO%o.j=1  
4. 参数：优化球面透镜 [m*E[0Hu  
M&93TQU-  
@^O+ulLJ,]  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 Bz7rf^H`Z  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 "W"
2Y(  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 h vC gd^M  
 透镜材料同样为N-BK7。 {Yt@H

 
6jDHA3  
?.*^#>
-  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003  _klT  
w!G
PPW(  
Xc>M_%+R  
f3[/zcm;  
5. 结果：优化的球面透镜 Tgf\f%,h  
AlVBhR`  
>14x.c  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 mi`jY0e2  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 w$`[C+L  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 CyHaFUbZ  
6=aXz2.f  
b235Zm  
%U<1
]  
6. 参数：非球面透镜 3EVAB0/$  
;ZasK0  
NKX,[o1  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 1:.I0x!  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 m-wK8]t9  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 u`ezQvrcy  
_ Vo35kA  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ^!FLi7X  
$XZC8L#  
-zSkon2Y^  
uOv0ut\\G  
F5+)=P#  
7. 结果：非球面透镜 u]<_6;_  
h!zev~u1)`  
%fF0<c^-U  
 生成期望的高帽光束形状。 rFJPeK7  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 R?Dc*,  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 'v~%rhq3  
lL$no7HBy  
#X`qkW.T<  
141G~@-  
>[qoNy;  
8. 总结 BYKONZu  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 lx H3a :gm  
.@kjC4m  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 $xK*TJ(k  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 tDj/!L`  
!zW22M  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 Vx#n0z  
b"PRa|]  
扩展阅读 IE0hC\C}  
u$MXO].Q  
扩展阅读 g.]S5(  
 开始视频 VJoobu1h  
-     光路图介绍 t/KH`  
 该应用示例相关文件： OH_mZA  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 VZ1u/O?
ub  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 vFx0B?