[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) "|J6*s   
应用示例简述 [G|

(E  
1. 系统细节 toDi70o  
 光源 Ap?,y?  
— 高斯激光束 XNx$^I=  
 组件 gQSVPbzK  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 k ?6d\Q  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 5*A5Y E-  
 探测器 IQC[ewk  
— 视觉感知的仿真 _2`b$/)-  
— 高帽，转换效率，信噪比 6~
y'  
 建模/设计 \WnTpl>B  
— 场追迹： S]%,g%6i  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 SX'NFdY  
C[%&;\3S@  
2. 系统说明 ]D5Maid+  
VFF5Tp  
CDtL.a\  
RuVk>(?WK%  
3. 建模&设计结果 1Zp/EYWa{  
GK,{$SC+=  
不同真实傅里叶透镜的结果： 03|nP$g  
Z R=[@Oi  
n7~3~i`D;  
tvVf)bbz  
4. 总结 _~CJitR3  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。  r90tXx  
z]%@r 7  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 `$JZJ!,A  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 u=s,bt,"5  
Bc
pbS%S  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 xWa[qCr  
>{~xO 6H  
应用示例详细内容 }oG6XI9  
Ca?w"m~h  
系统参数 ZGX"Vn|YL  
_nzq(m1@  
1. 该应用实例的内容 [#\OCdb*3  
KLG.?`h:  
&,PA+#  
M^HYkXn[  
fk?!0M6d  
2. 仿真任务 @VOegf+N  
FdnLxw  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 or;VmU8$zb  
hmLI9TUe6  
3. 参数：准直输入光源 Ufi#y<dP  
O,^s)>c  
Oz_CEMcy  
nIBeZof  
4. 参数：SLM透射函数 8'3&z-  
[X@{xF^vBQ  
6K8v:yYPa  
5. 由理想系统到实际系统 S3U]AH)C  
O{byMV{Ou  
\,p?pL<'  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 7u^wO<  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 &``nD  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 U{lf$  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 ?XyrG1('  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 B$s6|~  
BIx
*(  
}2BNy9q@  
0]DX KI  
k)F!gV#  
应用示例详细内容 O(0a l#Fvj  
^hEN  
仿真&结果 vFLE%z{\o  
'#j6ZC/?  
1. VirtualLab中SLM的仿真 tZ@&di:-F  
{*CG&-k2D  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 (?XIhpd  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 \?e2qu/ C  
 为优化计算加入一个旋转平面 ;{iTSsb  
Mx93D   
fWfhs}_  
:Zq?V`+M  
2. 参数：双凸球面透镜 }/NjZ*u  
{nA
+-=T  
{#z47Rz  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 5gx;Bp^_  
 由于对称形状，前后焦距一致。 :|I"Em3R  
 参数是对应波长532nm。 :nnch?J_  
 透镜材料N-BK7。 =r`E%P:  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 q(s0dkrj  
w\Q(wH'  
{ByKTx&  
'X&"(M  
~]W @+\l  
E'8XXV^I?P  
3. 结果：双凸球面透镜 z:dW'U?1  
}Sh@.3*  
G6Wa0Z  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 v)K|{x  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 #z_.!E  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 Zmk
9C@  
~$ ?85   
T|YMU?4  
V*%><r  
UY.o,I>s  
4. 参数：优化球面透镜 ph2 _P[S'  
UAI'tRYN_  
)&)tX.  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 B~<bc  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 Lq@uwiq!  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 mSFA i  
 透镜材料同样为N-BK7。 5X]f}6kT  
brCL"g|}  
mv*M2NuhT  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 }.=wQ_  
)T(1oK(g  
K"Irg.  
G [yI[7=d  
5. 结果：优化的球面透镜 {t'SA]|g  
KmD#I
a  
*'n=LB8R  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 yWH!v]S  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 4>HQ2S{t  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 YZ->ep}  
<\ ".6=E#W  
`RE K,^U  
;Q5o38(  
6. 参数：非球面透镜 RtaMrG=D  
\/m-G:|  

xWWVU}fd1  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 =| r% lx  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 lj*=bK  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 WZbRR.TxO  
j2hp*C'^  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ~Bt>Y  
gPpk0LZi  
7<5=fYbr  
vcOw`oS  
u$"Ew^C  
7. 结果：非球面透镜 A;;OGJ,!\  
ZZeF1y[q  

`7 Nk;  
 生成期望的高帽光束形状。 4)snt3k  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 |L <  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 S)^eHuXPI  
z Hl+P*)  
P[
,  
c#fSt}J>C  
Ht~YSQ~:y  
8. 总结 EuD$^#  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Ige*tOv2  
Oh7wyQiV  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 J>0RN/38o  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 T'14OU2N{Y  
X'7MW? q@  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 VQ2
B|v  
j|r$!gV  
扩展阅读 TI^X gl~  
;'4Kg@/  
扩展阅读 pG$l   
 开始视频 wqt/0,\  
-     光路图介绍 |f[:mO
  
 该应用示例相关文件： 6#2E {uy;R  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 Mbxrj~ue  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 DPlmrN9@=