[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) QER?i;-wb  
应用示例简述 HsxVZ.dS  
1. 系统细节 &g#@3e1>  
 光源 H!c@klD
 
— 高斯激光束 V[mT<Lc  
 组件 %J#YM'g  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 bjyZk_\  
— 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 K:J3Z5"  
 探测器 |Yx~;q:  
— 视觉感知的仿真 \c,ap49RC  
— 高帽，转换效率，信噪比 SQ@y;|(  
 建模/设计 _ "E$v&_  
— 场追迹： '|ad_M  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 #HYr0Tw6`  
O3;u G.:1  
2. 系统说明 y+Ra4G#/}  
W=lyIb{?^0  
'-QwssE  
:X"?kK0V  
3. 建模&设计结果 xP_cQwm`1  
MvuQz7M#d  
不同真实傅里叶透镜的结果： $Y;U[_l#  
%W'v}p  
4Xgg%@C  
zofa-7'Bn  
4. 总结 %) /s;Q,  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 UMv.{iEj  
]E7F/O/.  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 {SOr#{1z*  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 +ndaLhj'  
ksc;X$f&4  
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。 svsqg{9z  
]Gzm^6v  
应用示例详细内容 2$9odD<r  
]"r&]qx7  
系统参数 ^"2i   
tI]Q%S,  
1. 该应用实例的内容 Jlri*q"hE  
*RDn0d[  
-O1>|y2rU  
ng[Ar`  
u$h 4lIl  
2. 仿真任务 .RE:;<|w  
XywE1}3  
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。 67VL@ ]  
Vn7*JS  
3. 参数：准直输入光源 z[LNf.)}  
>/g#lS 5  
Jk&3%^P{m  
0[
A[U_b  
4. 参数：SLM透射函数 6rh5h:  
k\wW##=v  
WeJl4wF  
5. 由理想系统到实际系统 T m,b
,hi$  
@>u]4Jn  
8N!b>??  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 |pm7_[  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 [V^WGW2oY  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 C`K?7v3$m  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 9l|@v=gw.  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 J cPtwa;q@  
p s/Ayjk  
S\LkL]qx  
u&1q [0y  
4^:\0UF  
应用示例详细内容 qUh2hz:  
3%l*N&gsg:  
仿真&结果 s&A} h  
yaD~1"GA'O  
1. VirtualLab中SLM的仿真 ,
kF1
T,  
N<|@ymi  
 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)。 1cx
rH+N  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 f) znTJL  
 为优化计算加入一个旋转平面 S-P/+K6  
$()5VMb  
QXL'^u
O  
PbW(%7o(t  
2. 参数：双凸球面透镜 /rMI"khB  
05z,b]>l  
V:qSy#e  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 tU4s'J  
 由于对称形状，前后焦距一致。 -
!q:p&c  
 参数是对应波长532nm。 |h-QP#]/  
 透镜材料N-BK7。 3cFf#a#  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 'U1R\86M  
R(('/JC  
Uhe=h&e2k@  
N8k00*p65  
`rgn<I"  
|s'Po^Sy  
3. 结果：双凸球面透镜 t=|evOz]  
H!?c\7adX  
lH-/L(h2  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 ?6yjy<D)$e  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 @GkILFN  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ;fsZ7k4]do  
V`X2>-Ex  
5Eg1Q YVt  
mX_a^_[G  
os,* 3WO  
4. 参数：优化球面透镜 }B8IBveu  
6,)[+Bl  
4NGA/ G  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 >{N9kWY  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 K!:azP,bZ  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 O/,aJCe  
 透镜材料同样为N-BK7。 }x@2]juJ  
X<i^qoV  
]gmexa=(i  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 s@9vY\5[9  
mk1bcK9  
~R_ztD+C(  
8JM&(Q%#  
5. 结果：优化的球面透镜 {aY%gk?y#>  
p!>oo1&  
-}=i 04^  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 3x5JFM  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 ?kWC}k{  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 y<HO:kZ8`  
Du`JaJI  
.uuO>:  
M4zm,>?K  
6. 参数：非球面透镜 #,7e NM"  
iTFdN}
U  
}lh I\q  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 )Gj8X}DM  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 .$Ik`[+Z  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 f47Od-\-  
=4[v3Qx  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 )>.&N[
v  
,$+lFv3LE  
xgpi-l  
T,]7ICF#  
(^@ra$.  
7. 结果：非球面透镜 bLe<G  
:z4)5= 6M  
L[^9E'L$  
 生成期望的高帽光束形状。 U'8bdsF_  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 7B
b9t  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 1y-y6q  
K<pV  
`&KwtvkdI  
86(I^=  
My<snmr2d  
8. 总结 WKT4D}{1  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 8S%52W|  
F{EnOr`,m=  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 3|1ilP  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 SF&BbjBE0  
& @s!<9$W  
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。 6,d@p  
>}!mQpAO  
扩展阅读 Pdt6nzfr  
u:[vaBh91  
扩展阅读 CACTE  
 开始视频 wS4.8iJ  
-     光路图介绍 (@t(?Js  
 该应用示例相关文件： c/zJv*}x?  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 aemc2b*  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 x*?x=^I{