[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) (gn)<JJS}  
应用示例简述 #~SQujgB  
1. 系统细节 C/w!Y)nB=  
 光源 xxlYn9ke  
— 高斯激光束 lQolE P.pc  
 组件 #l!Sz247  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 6H\apgHm  
— 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 Uu9*nH_  
 探测器 C)r!;u)AZH  
— 视觉感知的仿真 &!lGx7zf  
— 高帽，转换效率，信噪比 h* to%N  
 建模/设计 QlHxdRK`.  
— 场追迹： Yb<t~jm  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 xgi/,Nk '  
N!fTt,  
2. 系统说明 Wy2 pa #Q  
b@yGa%Gz@  
$RYsqX\v  
Xy>+r[$D:  
3. 建模&设计结果 Q599@5aS  
]y:ez8RFPU  
不同真实傅里叶透镜的结果： %z(nZ%,Z  
$ 'B0ZL  
)@ /!B`  
AC$:.KLI  
4. 总结 @@,
l0/  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 )rTV}Hk  
_dT,%q  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 >^8=_i !  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 /GK1}h  
5,0fL  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 i 
U^tv_1  
26c,hPIeXY  
应用示例详细内容 b`@aiXN)+  
>&|C E2'  
系统参数 O;u&>BMk  
q&h&GZ  
1. 该应用实例的内容 rI\G&OqpP  
OIuEC7XM^C  
#)aUKFX  
e%(,)WlTaU  
?]`kc  
2. 仿真任务 1CkBfK  
_`/:gkZS  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 Fu*~{n  
Ix;9D'^}  
3. 参数：准直输入光源 6n{`t/  
jXBAo  
#|\NG  
H5f>Q0jq  
4. 参数：SLM透射函数 kvzGI>H:  
%"2;i@  
6gLk?^.  
5. 由理想系统到实际系统 jp
l"KN?X  
73kF=*m  
-.8 nEO3  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 n5Ad@Bg  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 nQ*9|v4  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 U2=PmS P  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 ZSKSMI%D  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 3|=9aM^x^  
vI<n~FHt  
V^a]@GK:  
k^ CFu  
W0]W[b,:u$  
应用示例详细内容 b<|l*\  
SjT8eH #  
仿真&结果 jl;%?bx  
Sga/i?!  
1. VirtualLab中SLM的仿真 tpJe1J<  
!TJCQ[Aa}  
 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)。 - J9K  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 PVGvjc  
 为优化计算加入一个旋转平面 sx;7
 
UN7>c0B  
vJ__jO"Sq  
R<}n?f\#JZ  
2. 参数：双凸球面透镜 <P)vx  
0B0Uay'd_  
qNI2+<u)j  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 *_ 2db  
 由于对称形状，前后焦距一致。 O1+2Z\F  
 参数是对应波长532nm。 q[l!kC+Eh  
 透镜材料N-BK7。 Q+ r4  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 kY8aK8M  
EgAM,
\  
>wiW(Ki}  
;++CMTza]  
xXpeo_y'  
l6^IX0&p  
3. 结果：双凸球面透镜 C]ev"Am_)  
Gj6(ycaS  
Yx4TUA$c'  
 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。 "*E#4e[  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 Y`5(F>/RQG  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 x>5"7MR`  
 jpcbW  
 `Pa)H  
^l}Esz`-M  
-e6
~0%X  
4. 参数：优化球面透镜 '+6H=Qn  
}P8@\2@=T  
ZJCD)?]=3  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。
,G,'#]  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ;9>(yJI+  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 D^+#RR'#,  
 透镜材料同样为N-BK7。  xZJ r
*  
)Mw<e  
8`e75%f:2  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Q{hXP*5  
a2l\B~n  
AS;EO[Vn  
pBW|d\8  
5. 结果：优化的球面透镜 a1lF8;[  
9[<,49  
S GAu.8Js  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 vYT%e:8)q  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 q8U*  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 =.q Zgcg  
k 7 !{p  
+8tdAw  
]
JQ';%dne  
6. 参数：非球面透镜 m_{?py@tZ  
[ugBVnma  
rQ0V3x1"Qx  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 ;J"b%~Gn  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 *82f{t]  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 wB(A['k  
rFY% fo  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 L B:wo.X  
]s3U+t?  
h^{D "  
H{Zfbb  
$tGk,.#j  
7. 结果：非球面透镜 u`Ew^-">  
crV2T  
R)s@2S  
 生成期望的高帽光束形状。 jD@KG  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 iqCZIahf  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 seT?:PCA  
cN/8b0C  
yqdhLX|Mk  
4~< :Pj  
!<psK[  
8. 总结 9~8UG (  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 39s%CcI`k  
gAcXd<a0  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 N%1T>cp0  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 hhu!'(j  
AL #w  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 8$SA"c)  
P4vW.|@  
扩展阅读 /IDfGAE  
J%ym1A9  
扩展阅读 Etk`>,]Y>y  
 开始视频 #q`-"2"|  
-     光路图介绍 %M+ID['K9/  
 该应用示例相关文件： ulM6R/V:?  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 9Ra
_[1  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 Y{]RhRR