[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) R5gado  
应用示例简述 HS7_MGU  
1. 系统细节 i%MA"I\9  
 光源 -,|ha>r  
— 高斯激光束 g}m+f]|  
 组件 OT;
cfkf7  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ^4 8\>-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 DFc [z"[  
 探测器 2kVp_=c  
— 视觉感知的仿真 iE=P'"I  
— 高帽，转换效率，信噪比 ZtR&wk  
 建模/设计 ||XIWKF<n2  
— 场追迹： GQ[pG{_+  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 vtZ?X';wh  
Y1WHy*s?  
2. 系统说明 R:f7LRF/\  
"$DldHC  
gB >pd?d  
wFb@1ae\  
3. 建模&设计结果 fnWsm4  
*i@T!O(1)M  
不同真实傅里叶透镜的结果： drIK(u\_  
+
sRP<as  
7`dY1.rq  
l])Q.m  
4. 总结 Z%e|*GS{  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 lLMPw}r<  
/
BKtw8  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 [
@|be.g  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Cg
3ODfe  
~&KX-AC@  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 rVcBl4&1*g  
q]XHa,"  
应用示例详细内容 -njQc:4W,-  
;s}3e#$L  
系统参数 $rB6<  
3S;N(A4  
1. 该应用实例的内容 lQL:3U0DjU  
R8 jovr  
:XYy7xz<  
1eD.:_t4  
/PW&$P1.]"  
2. 仿真任务 S=PJhAF  
="3,}qR  
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。 ^yJ:+m;6K  
-TS? fne)  
3. 参数：准直输入光源 n`.#59-Hx  
/AR]dcL@76  
ZF'H
M@cfo  
Q6x%  
4. 参数：SLM透射函数 H`el#tt_  
)*D'csGc  
+ Kk@Q  
5. 由理想系统到实际系统 ?
ZX!7^7  
F~R7~ZE  
GO~k '  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 B6%&gXr\  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 jI0]LD1k  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 y<*-tZV[  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 wDw<KU1UK  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 @c]Xh:I  
(3W&AM  
|[LE9Lq/  
8[R1A  
D:m#d.m  
应用示例详细内容 FUqt)YHi  
~-<:+9m  
仿真&结果 75AslL?t  
u]bz42]  
1. VirtualLab中SLM的仿真 eXG57<t ON  
U|?,N0%Z1  
 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)。 C0<YH "  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 "@)lH  
 为优化计算加入一个旋转平面 zo44^=~%  
HH zEQV Lh  
Mpm#GdT  
8K^f:)Qw  
2. 参数：双凸球面透镜 ZAeQ~
j~  
 Q;20T  
Bc[6*Y,%T  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 e1uMR-Q  
 由于对称形状，前后焦距一致。 ]3+``vL  
 参数是对应波长532nm。 Nb1J ~v  
 透镜材料N-BK7。 HfZtL  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 Abf1"#YImy  
j+Zt.KXjT  
+*D4(  
(I
~\,[  
^@"c`  
,LZ(^u  
3. 结果：双凸球面透镜 0x71%=4H^x  
ev"M;"y  
blp=Hk  
 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。 J7n5Ps\M  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 -l JYr/MSL  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 -|[~sj-p  
ETm]o  
5~[N/Gl  
:H\&2/j  
qHJ'1~?q  
4. 参数：优化球面透镜 waQtr,m)  
PCZ]R  
HlRAD|]\  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 +5-fk>o  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 Ut_mrb+W  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 6(.H3bu
 
 透镜材料同样为N-BK7。 <I1y  
w+Vk3c5uI)  
Rf:<-C0T  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 a2X h>{  
n1?}Xq|  
^6qjSfFW}  
N8 M'0i?  
5. 结果：优化的球面透镜 I%i:)6Un-y  
`M)E*G  
Y}/c N\  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 gIBpOPr^d  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 xE1rxPuq)d  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 z
Dd5cxFdZ  
<`+zvUx^?  
J[r^T&o  
?`aTu:1#Z  
6. 参数：非球面透镜 ((cb4IX  
G *@@K  
`Hd9\;NJ  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 _uJV
uCc  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 4,zvFH*AH  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ]738Z/)^  
3SFg#  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 :A#+=O0\z  
Qg>0G%cXU  
xx0k$Dqt2I  
`*d{PJTv  
RM#fX^)=  
7. 结果：非球面透镜 ]?# #))RUS  
kXEtuO5FUM  
J&_3VKrN  
 生成期望的高帽光束形状。  mmcdtVe  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 h"8QeX:((  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 e{JVXc[D  
bKByU{t  
K plM['uF  
8sWr\&!  
|K)p]i+  
8. 总结 u?Z <n:  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 %Zu
Ll(  
=%L@WVbM  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 /sV?JV[t  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 d
r{1CP  
`[bJYZBc2  
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。 lvx]jd\  
)^";BVY  
扩展阅读 wn1, EhHt  
Mlwdha0  
扩展阅读 gg(k7e
 
 开始视频 }\VX^{K j  
-     光路图介绍 Y-= /,   
 该应用示例相关文件： o~k;D{Snr  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计  ;b|  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 UFIjW[h