[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) hmu>s'  
应用示例简述 Y![Q1D!  
1. 系统细节 -&1(~7  
 光源 @+gr/Pul
^  
— 高斯激光束 Ew
C]%BZP  
 组件 .kT]^rv ;  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 6 c
_#"4  
— 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 qjB:6Jq4q  
 探测器 q+?<cjVg  
— 视觉感知的仿真 u 272)@R  
— 高帽，转换效率，信噪比 !g@Ky$  
 建模/设计 o,6t:?Z  
— 场追迹： =;rLv7(a  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 0:$}~T9T  
tT}b_r7h(1  
2. 系统说明 S,m(  
@^{`!>Vt  
~g{j)"1  
>,e^}K}C  
3. 建模&设计结果 PG&t~4QM`  
nip6|dN  
不同真实傅里叶透镜的结果： 5,"c1[`-  
RM;a]g*  
Rx-\B$G  
u]yy%@U1  
4. 总结 G:AA>t  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 uo#1^`P  
>q
"dLZ  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 AV5={KK  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 p='j/=  
-DI >O/  
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。 Xw?DN*`L  
]o6ZZK  
应用示例详细内容 W$4$%r8  
J p
'^!  
系统参数 O~3 A>j  
y )QLR<wf  
1. 该应用实例的内容 nu0pzq\6  
[:8\F#KW  
z`{sD]  
/K:r4Kw  
4^F[Gp?  
2. 仿真任务 UB$}`39@  
@j!,8JQEd  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 Y%KowgP\  
`Fd \dn  
3. 参数：准直输入光源 roADC?@
r  
FM{f{2j  
.5|[gBK  
3=O [Q:8  
4. 参数：SLM透射函数 (i~UH04r>s  
Z)@vJZ*7(  
6}"%>9  
5. 由理想系统到实际系统 uo"<}>iJ  
nBy-/BU&  
k2}DBVu1  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 Od!)MQ*,  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 Rl?1|$%  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 2js/>L0  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 I9X\@lTf  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 c8uaZvfW  
*:%&z?<Fw  
S\GWMB!oF  
};Q}C0E  
&jDN6n3z  
应用示例详细内容 q/s-".%P  
4Mt3<W5  
仿真&结果 ~74Sq'j9Wt  
;hT3N UCA  
1. VirtualLab中SLM的仿真 DyC*nE;  
WtOjPW  
 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)。 U0&myj 8L  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 VVJ0?G (?  
 为优化计算加入一个旋转平面 lp`j3)  
iOiFkka  
\BHZRytQF  
H:.~! r  
2. 参数：双凸球面透镜 "f91YX_)  
9z(SOzZn  
a\P:jgF  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 " MnWd BS  
 由于对称形状，前后焦距一致。 Rw+r1vW:A  
 参数是对应波长532nm。 9
qap#A  
 透镜材料N-BK7。  2E*=EjGV  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ex>7f%\  
'\bokwsP  
Ej(BE@6>s  
oCT,v0+4O  
-d,D!  
7
2l:[5ccR  
3. 结果：双凸球面透镜 fI1CT)0<e  
Ii0\Skb  
j@xIa-{*  
 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。 f ,e]jw@  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 }?2X q  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 "51/,D  
A@?0(  
3@~a)E}T  
$%EX~$=m]-  
)Xdq+$w.  
4. 参数：优化球面透镜 F_079~bJ  
, Q0Y} )  
}83 8F&  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 K~:SLCv E%  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 [{Wo:c9Qq1  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 T
a[2uv>  
 透镜材料同样为N-BK7。 0moAmfc  
3EYEd39E  
L2@:?WW[  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 uO4 LD}A  
2TGND-(j  
+3o vO$g  
R+!U.:-yz  
5. 结果：优化的球面透镜 P5my]4|x  
W3~u J(  
5WI bnV@  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 /Xi21W/  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 <y7{bk~i  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 \PS]c9@,rc  
q{h,}[U=  
3$"V,_TBZ  
3w^W6hN)  
6. 参数：非球面透镜 > %KEMlKZ  
faOiNR7;h  
GP+=b:C{E  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 KTYjC\\G  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 $7YZ;=~B  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 =|J*9z;  
{N]WVp*R  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 4L>8RiiQE;  
}"+"nf5h  
UG\2wH_  
zWo  
IhzY7U)}T  
7. 结果：非球面透镜
QyCrz{/  
|ufT)+:  
.4]XR/I$  
 生成期望的高帽光束形状。 tD`^qMua  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 <yl@!-'J7  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 aNry>2:  
L{~ ]lUo  
rOOo42YW`  

!{*yWpZ:  
:.=:N%3[  
8. 总结 l!}gWd,H  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 H, 3Bf
 
bbq`gEV  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 MP}-7UA#K  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 `IlhLv  
ajkV"~w',|  
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。 O-[YU%K3?  
K 'I6iCrD  
扩展阅读 ^/Hf$tYI!`  
n',7=~  
扩展阅读 [;hkT   
 开始视频 Z42q}Fhm*R  
-     光路图介绍 i-w<5pGnf  
 该应用示例相关文件： Q.9,W=<6  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 0Gj/yra9MO  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 ,eTdQI;