[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) xn0s`I[  
应用示例简述 Pm;x]Aj  
1. 系统细节 B:B0p+$I  
 光源 B
4PW4>GF  
— 高斯激光束 U&tfl/  
 组件 f$~ _FX  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 J r=REa0  
— 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 [i2A{(x  
 探测器 "H wVK  
— 视觉感知的仿真 WRN8#b  
— 高帽，转换效率，信噪比 8#NIs@DJ  
 建模/设计 IBn'iE[>  
— 场追迹： ?GaI6?lbn  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 G~b`O20N  
xMO[3D&D  
2. 系统说明 ~z-?rW  
A52LH,  
GqmDDL1  
o(v"?Y6  
3. 建模&设计结果 >x|A7iWn{,  
,6y-.m7>  
不同真实傅里叶透镜的结果： Qd&d\w/  
vu !j{%GO  
PU]7c2.y  
)D6'k{6M  
4. 总结 tWCv]*  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 r-1yJ  

.>AFf9P  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ~x+:44*  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 7>W+Uq  
kp#c:ym  
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。 ?-(w][MT\  

H$=h-  
应用示例详细内容 U:etcnb4w>  
b6?Xo/lJ.  
系统参数 N~Sue  
2S7H_
qo$  
1. 该应用实例的内容 @4  
qI4R`P"  
^}Dv$\;6  
q)z1</B-  
1VPN#Q!  
2. 仿真任务 !,-qn)b  
s6eq?1l3  
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。 9cw4tqTm  
]mJAKycE%  
3. 参数：准直输入光源 :'^
dy%&UB  
t6,M  
5 a*'N~  
7K5
o" "  
4. 参数：SLM透射函数 7]HIE]#  
aBA#\
eV  
\SHD  
5. 由理想系统到实际系统 NId~|&\  
ZC\.};.  
c_8mQ  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 k~s>8N:&G  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 |yl0}.()  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 0.+Z;j  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 ~PS2[5yo  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 !+26a*P  
S bqM=I+  
0f#a_  
{HJ`%xN|  
$E@.G1T [  
应用示例详细内容 O |I:[S},  
&u`rE""  
仿真&结果 `R=_t]ie  
!m O] zn  
1. VirtualLab中SLM的仿真 G`JwAy r'  
,["|wqM  
 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)。 BHBT=,sI  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 hs#s $})}Z  
 为优化计算加入一个旋转平面 O}iKPY8K  
aKU8" 5  
lJQl$Wx^  
AeQ&V d|  
2. 参数：双凸球面透镜 \]:NOmI^'  
.$}zw|,q  
LFM5W&?  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 H.G^!0j;  
 由于对称形状，前后焦距一致。 +#"Ic:  
 参数是对应波长532nm。 %1d6j<7  
 透镜材料N-BK7。 ,7nb;$]  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 -OGy-"  
91Sb=9  
f6A['<%o  
*ww(5 t  
TZ_'nB~  
3\~fe/z'I  
3. 结果：双凸球面透镜 !x /Z"  
z`{zqP:  
`D4'`Or-U  
 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。 90k|u'ikOp  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 B{7/A[$%C  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 $=a$z"  
$6%;mep  
lD=j/  
A>@epCD  
X.5LB!I)  
4. 参数：优化球面透镜 8ngf(#_{_n  
;P#*R3   
`;GGuJb \  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 Y}z?I%zL  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 .Q@'Ob`  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 z3LPR:&Z  
 透镜材料同样为N-BK7。 XmR5dLc8  
Bq`kVfx  
[p<[83' ]  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 (fb\A6  
1"PE@!
]  
1OS3Gv8jc~  
Rj=Om  
5. 结果：优化的球面透镜 feHAZ.8rp+  
ZM!~M>B9R  
- mXr6R?  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 o|C{ s  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 Okc*)crw  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 )5x?Qn(B
 
rNp#5[e  
5)6%D  
-C<aB750O)  
6. 参数：非球面透镜 }C}_ I:=C  
i*j+<R@  

:"]ei@  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 ="K>yUfcFl  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 1fZ:^|\  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 L~~Yh{<  
Fwqf4&/  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 nrBitu,  
<^{:K`  
*Cw2h  
Nig-D>OS  
*_wBV M=2  
7. 结果：非球面透镜 Q2Rj0E`  
*2F}e4v  
d9"4m>ymS  
 生成期望的高帽光束形状。 #C^m>o~R  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 -s"lW 7N^  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 E12k1gC`  
D2bUSRrb  
Sqs`E[G*  
"RLb wm~  
#ZA YP  
8. 总结 d/1XL[&  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 iq$/6!t  
Fm"$W^H  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 \~PFD%]:3  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 H^G*5EQK  
$$a"A(Y  
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。 Lg1Usy%  
1*f
A>v  
扩展阅读 fvDwg  
7nmo p7  
扩展阅读 i(WWF#N5  
 开始视频 PO&`rr  
-     光路图介绍 E_K7.c4M  
 该应用示例相关文件： 
Qxwe,:  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 *q RQN+%  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 o#i{/#oF