[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) ;P _`4w3  
应用示例简述 /PIU@$DV  
1. 系统细节 6[c LbT0  
 光源
'&3Sl?E  
— 高斯激光束 jo<[|ZD  
 组件 `ivr$b#  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 Uz H)fB  
— 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 0pu])[P]_[  
 探测器 /,= wP)  
— 视觉感知的仿真 y3$' gu|  
— 高帽，转换效率，信噪比 _q=$L eO5  
 建模/设计 7s5?^^  
— 场追迹： @dJ
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。 >lyUr*4PX  
Qkk~{OuC  
2. 系统说明 >9=Y(`  
o&?Tz*"l  
~@bCSOIy  
*`);_EVc  
3. 建模&设计结果 u3 ?+Hu|*T  
_e8@y{/~Fd  
不同真实傅里叶透镜的结果： *H&a_s/{Nb  
=o_d2Ak  
IVkKmO(q
O  
dlK#V)  
4. 总结 Roy`HU ;0a  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 !V@Y \M d  
bg_Zf7{
  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 0} liK  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 KL.{)bi  
5]p>&|Ud  
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。 .rG Rdb  
 M5exo   
应用示例详细内容 F^
T7u?^)  
m2{z
 
系统参数 Ps<)?q6(  
u;&`_=p  
1. 该应用实例的内容 d)
r=W@tF]  
TR{8A^XhE8  
xJ>hN@5}i  
Fdu0?H2TL  
G5=(3V%  
2. 仿真任务 w69`vK  
'/;#{("  
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。 LD_aJ^(d  
{ j&|Em]  
3. 参数：准直输入光源 UH%?{>oRh  
in#qV  
$./JA)`  
k%NY,(:
(  
4. 参数：SLM透射函数 y @Y@"y  
T_jwj N  
1.yw\ZC\  
5. 由理想系统到实际系统 |KU>+4= @  
*M+:GH/5  
2d<ma*2n(  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 MZ+8wr/y  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 Kj}hb)HU  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 IH[/fd0  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 "Oh-`C  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 _=q)lt-UY  
:r^i0g|5P  
Gu*;z% b2  
y"$|?187x  
9N=Dls  
应用示例详细内容 T"9`[Lzva  
Ez<J+#)t  
仿真&结果 a/L?R Uu  
r^#.yUz  
1. VirtualLab中SLM的仿真 YIgzFt[L  
"M_X9n_  
 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)。 @WBy:gV"  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 C"IPCJYn  
 为优化计算加入一个旋转平面 S:rW}rJ  
HEjV7g0E  
/o8`I m   
CXCU5-  
2. 参数：双凸球面透镜 nF A7@hsm  
4X#>;  
2lAuO!%  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 Eto0>YyZ  
 由于对称形状，前后焦距一致。 'OBAnE<.  
 参数是对应波长532nm。 K.l?R#G`,F  
 透镜材料N-BK7。 e *;"$7o9  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ^x4,}'(  
m'aw`?  
KMoRMCT  
Cd|V<BB9
 

&z1r$X.AW  
BR5$;-7W  
3. 结果：双凸球面透镜 6],5X^*Y  
5IdmKP|  
Sm+Ek@Ax  
 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。 -k$rkKHZ(  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 eg?vYW  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 86IAAO`#  
hbE;zY%hP  
/=m=i%& #  
G_j`6v)  
Xg,E;LSF8  
4. 参数：优化球面透镜 w:MfaN*  
KkAk(9Q/3  
r(cS{oni  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 p+9vSM #  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 &~$^a1D6  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ix7N q7!N  
 透镜材料同样为N-BK7。 )v
uxy  
G_42ckLq  
>K50 h  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 [(#ncR8B  
dBobVT'  
.]v8W51Y  
1!vR 8.  
5. 结果：优化的球面透镜 )JuD !  
^BNg^V.  
? 76jz>;b  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 ~(I\O?k>H  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 LAMTf"a  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 6wnfAli.  
*]x]U >EF  
*(o~pxFTR  
!u\X,.h  
6. 参数：非球面透镜 `n5)oU2q  
#[I`VA\x  
hz\7Z+$L_  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 "V?U^L>SF  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 xQaN\):^8  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 nBGk%NM 8  
ZZl)p\r  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 :j?Lil%R  
v9M;W+J  
bhuA,}  
q'c'rN^  
EVRg/{X  
7. 结果：非球面透镜 A5?[j QT0  
+uv]d
D*i  
bS* "C,b~s  
 生成期望的高帽光束形状。 Mg^GN-l  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 E>SnH  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 j>
?c]h{-  
&*MwKr<y  
_Y}(v((;  
]_F%{8|  
lm]4zs /A  
8. 总结 qjUQ2
d  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 &IOChQ`8P  
Cd6^aFoK!  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 10}\7p8  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Et`z7Q*e  
(B,CL222x  
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。 ":eHR}Hzx  
R:i7Rb2C  
扩展阅读 JsVW:8QO~  
`C] t2^  
扩展阅读 oh#6>|  
 开始视频 t[iE >  
-     光路图介绍 cq@8!Eu w]  
 该应用示例相关文件： I^\YD9~=x  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 \gj@O5rGP  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 -i?!em'J