[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) l)Q,*i  
应用示例简述 cs8bRXjHa  
1. 系统细节 o.Mb~8Yu  
 光源 I,l%6oPa  
— 高斯激光束 <YUc?NF  
 组件 0/#XUX 4  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 7Q/v#_e(  
— 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 s@'};E^]@r  
 探测器 #Z"N\49  
— 视觉感知的仿真 K/, B  
— 高帽，转换效率，信噪比 Z=L' [6  
 建模/设计 I`5F&8J{  
— 场追迹： t
'Nu^_#  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 Qo0okir  
!-|&  
2. 系统说明 )Mi#{
5z  
.[+8D
=  
>6@*%LM  
fp:j~a>E  
3. 建模&设计结果 [f:>tRdH  
Ra;e#)7X  
不同真实傅里叶透镜的结果： *J 7>6N:-  
'i%Azzv  
#OJsu  
XaR(
q
2s  
4. 总结 .Xg%><{~  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 7Aq4YjbX  
/?9e{,\s  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 |*Z'WUv  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 R0gjx"U  
c_kxjzA#  
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。 n'ZlIh  
(=)+as"u9*  
应用示例详细内容 Oa$ew'  
gA`/t e  
系统参数 dGQy=T:  
cJ&l86/l1  
1. 该应用实例的内容 Rdwr?:y(]  
sog?Mvoq  
lh(A=hn"n  
;k (}~_  
DJr 8<u  
2. 仿真任务 9cQKXh:R.  
IE|x+RBD  
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。 2a (w7/W:  
C3G?dZKv2  
3. 参数：准直输入光源 CImB,AXS  
XFG]%y=/6  
gG*O&gQY  
b1\z&IdC  
4. 参数：SLM透射函数 n`vqCO7@'  
DS=kSkW^&5  
]^8:"Ky'  
5. 由理想系统到实际系统 4w*F!E2H\}  
E{wV
f_K  
pZlBpGQf  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 f$*M;|c1c/  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 f*NtnD=rJ  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 a_x$I?,  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 TN7kt]a2  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 ~Xh(JK]  
"h2;65
@  
zp% MK+x  
[|ky~sRr  
>|.jG_s  
应用示例详细内容 3|/ ;`KfQ  
qAivsYN*  
仿真&结果 v;JY;Uh|  
ENA8o}n  
1. VirtualLab中SLM的仿真 Y^2Ma878  
d0MX4bhZ  
 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)。 ;=_<\2  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ^q%~K{'`-  
 为优化计算加入一个旋转平面 ^%IKlj-E  
7yeZ+lD  
u'yePJTE  
8%arA"#S  
2. 参数：双凸球面透镜 _~HGMC)  
T_5 E  
QTcngv[  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 o'>jO.|  
 由于对称形状，前后焦距一致。 S4~^HvMG[Y  
 参数是对应波长532nm。 |I)MsNF  
 透镜材料N-BK7。 14s+&  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 >Q[]i4*A  
hL67g  
7:jSP$  
*v8Cj(69  
v*FCE 1HI  
CSt6}_c!  
3. 结果：双凸球面透镜 G5TdAW  
/e4hB  
pC_2_,6$  
 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。 FRs5 Pb1  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 6CY_8/:zL  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 dkG-Yz~  
U~Uxs\0:  
BIw9@.99B-  
`.L8<-]W  
< g6 [mS  
4. 参数：优化球面透镜 Tg{d#U_qB  
bL swq  
@@SG0YxZ  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 {P1W{|  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ${6 ;]ye  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 `=q)-y_C  
 透镜材料同样为N-BK7。 u'Mq^8  
D'uzH|z8  
h=d&@k\g  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 *Z)`:Gae  
]#3=GFs/  
gmJJ(}HVz  
?>4^e:  
5. 结果：优化的球面透镜 @105 @9F  
'hU&$lgMF  
%ze Sx  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 @B+  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 9)l[$X  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 xV<NeU  
:t\PYDp1  
xU67ztS'E'  
ec"L*l"  
6. 参数：非球面透镜 5-=mtvA:  
96MRnj*Y[  
G78rpp  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。
]9;WM.  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 7/Ve=7]  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 9FJU'$FN  
;v8,r#4  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 J~n{gT<L  
7th&C,
c&  

B1*%pjy  
3YA !2  
s- g[B(  
7. 结果：非球面透镜 TtkB  
Vj~R6  
iFS?nZ~.  
 生成期望的高帽光束形状。 [S3X  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 =0x[Sa$&,  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ph^qQDA  
@}aK\  
dIIsO{Zqv  
3ywBq9FGhp  
X#+A?>Z]}<  
8. 总结 o7]h;Zg5r  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 HYW+,ts'  
%<I0-o  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 fv<
($[0  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 9Tjvc!4_b  
2 B5kpmH:  
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。 pS0-<-\R  
U:YT>U1Z  
扩展阅读 ed>_=i  
MJ&6 Z*  
扩展阅读 >$HMZbsE  
 开始视频 4.CLTy3W  
-     光路图介绍 hMi!H.EX.  
 该应用示例相关文件： RQ}x7</{  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 qXP)R/~OZ  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 ?G
.9D`95