[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) 5rX_85]  
应用示例简述 dbe\ YE  
1. 系统细节  4:Ton  
 光源 {TOz}=R"3h  
— 高斯激光束 @IE.@1  
 组件 i>j(Dsv  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 K=K]R01/o  
— 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 A>9IE(C_  
 探测器 ^55q~DP}>  
— 视觉感知的仿真 WALK@0E  
— 高帽，转换效率，信噪比 Xd 5vNmQn  
 建模/设计 Q8h0:Q  
— 场追迹： SJ7-lben3  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 k-jlYHsA  
o;[cApiQ,2  
2. 系统说明 R+&{lc  
']C" 'b  
(F+]h]KSi  
yd=NafPM  
3. 建模&设计结果 +~n"@ /  
!n^7&Y[N;  
不同真实傅里叶透镜的结果： 3UgPVCT  
uY;7&Lw y1  
 =v!'?
 
Ewq7oq5:  
4. 总结 -IE=?23Do?  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 |-Q="7b%  
w678  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 qZ<|A%WQ  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 eW\C@>Ke  
w,zm$s^  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 ecdM+kP  
F9J9zs*,  
应用示例详细内容 pP)> x*1  
SO+J5,)HA  
系统参数 j V'~>  
D6fGr$(N%  
1. 该应用实例的内容 dF+R q|n{  
GLiD,QX<  
,<O|#`?"@G  
N"Cd{3  
SU7 erCHX  
2. 仿真任务 s*tzU.E(  
9jJ:T$}  
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。 e
kPn`U  
.2f0e[J  
3. 参数：准直输入光源 Ksb55cp`  
\E8CC>Jd  
czcsXBl[  
./_4D}  
4. 参数：SLM透射函数 5e >qBw8t  
= KJ_LE~)  
XQStlUw8+  
5. 由理想系统到实际系统 yv(\5)XF  
*?R<gWCF  
Clmz}F  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 tD+K4 ^  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 JQ<9~J  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 xG8z4Yu   
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 A)HV#T`N  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 bnxR)b
~  
+"3K)9H  
-!-1X7v|Fp  
u;/<uV3  
9;L50q>s  
应用示例详细内容 ;|D8"D6]  
/9<62F@zJ"  
仿真&结果 9V?:!%J  
nD!5I@D  
1. VirtualLab中SLM的仿真 Lb0BmR%0  
*GC9o/  
 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)。 OcZ8:`=%  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 K)nn;j=  
 为优化计算加入一个旋转平面 m ol|E={si  
~Aoo\fN_U  
Qg5-I$0  
Sz0CP1WB  
2. 参数：双凸球面透镜 Qe4"a*l-r  
T`K4nU#  
u;H5p\zAzz  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 (E<QA  
 由于对称形状，前后焦距一致。 Ir$:e*E>  
 参数是对应波长532nm。 822jZ sb  
 透镜材料N-BK7。 r1AG1Y  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 (a@}J.lL  
_-nIy*',=  
&BkdC,o  
`dm}|
$X|  
ky{-NrK  
#RVN7-x  
3. 结果：双凸球面透镜 DS>qth  
9p%8VDF=  
1ZRSeh  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 =(]||1.  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 |emZZj  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ZfSAXr "(  
c@)}zcw*  
p'YNj3&u  
f}?q  
)NCSO b  
4. 参数：优化球面透镜 x[1(cj  
6dQ]=];  
JB(P-Y#yyA  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 Vv~:^6il  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 Q??nw^8Hi  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 VQ'DNv| 9  
 透镜材料同样为N-BK7。 MP%pEUomev  
+,A7XBn  
r^$WX@ t&  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 -A;4""  
N Uq'96{Y  
0Lki(  
oK{H <79  
5. 结果：优化的球面透镜 h0n,WU/Kw  
-8D$[@y(  
YDdY'd`*  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 drEND`,@6|  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 oZ"93]3-  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 23JuuV.  
u<a =TPAU  
}5a$Ka-  
Hsi<!g.  
6. 参数：非球面透镜 nN[gAM (  
Kvf
Zj  
,?ci+M)  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 7(1UXtT  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 " H;iAv  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 LSN%k5G7.  
p@bcf5'  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 {fAj*,pzl  
84UI)nE:Q  
eE-c40Bae  
@gHWU>k,A  
Ss c3uo0  
7. 结果：非球面透镜 KMZEUmY1R1  
ye-R
  
sCwX|  
 生成期望的高帽光束形状。 ( R0>0f@  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 V=DT.u  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 X'KkIo :  
}ikJa  
K3($
,aB}  
)OgQ&,#  
OJ Y_u[  
8. 总结 "f-z
3kL  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ]f~mR_E  
ZJeTx.Gi6  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 b+qdl`Vd  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 =zXii{t  
yk7l{F  
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。 8!q$8]M  
GVt}\e~"  
扩展阅读 ("$ ,FRTQ:  
b&~s}IX
 
扩展阅读 T6=q[LpsKN  
 开始视频 1=.+!Tg  
-     光路图介绍 A/+bwCDP  
 该应用示例相关文件： >:yU bo)  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 69>N xr~k  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 5gnmRd