[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) )!Bv8&;e  
应用示例简述 @W8RAS~  
1. 系统细节 ;C3](  
 光源  .*+&>m7  
— 高斯激光束 ay2.CBF  
 组件 3i<*,@CY  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 o_S8fHqjt  
— 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=mF  
 探测器 #gP\q?5Ov  
— 视觉感知的仿真 y_w4ei  
— 高帽，转换效率，信噪比 cVU[>gkg_  
 建模/设计 0<!BzG  
— 场追迹： UCFef,VW  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 Cs<d\"+  
JyV"jL   
2. 系统说明 j`bOJTBE  
FRr<K^M  
<D?`*#K  
Y,{Xv  
3. 建模&设计结果 /h;X1Htx}  
My)/d]a  
不同真实傅里叶透镜的结果： MQAb8 K:e  
+g*Ko@]m>  
Wh
7$')@  
cP-6O42  
4. 总结 Tg[+K+b  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 #R &F  
+=*ZH`qX  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 z5?xmffB  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 N.uw2Y%  
{?82>q5F  
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。 o(}vR<tD\  
^z_~e@U  
应用示例详细内容 z7}@8F  
h[Hw9$31  
系统参数 0h* AtZv_  
0@z78h=h  
1. 该应用实例的内容 E[ ,Ur`>:  
Rh%x5RFFc  
M!,WU
[mP  
|[0|j
/V%O  
;s{rJG{inG  
2. 仿真任务 Y.ic=<0H  
jZ)1]Q2  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 Rgg(rF=K6  
#=h~Lr'UH  
3. 参数：准直输入光源 V^"5cW  
)
g)X~]*  
A+AqlM+$i  
vU::dr  
4. 参数：SLM透射函数 Rb?6N  
Y~,N,>nITu  
zUWu5JI  
5. 由理想系统到实际系统 (c_E*>c)  
zbrDDkZ1  
ka655O/)&  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 :\>@yCD  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 WEZ)7H  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 Fq:BRgCE  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 1O8RGk4  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 M,zUg_@  
=98@MX%P  
W2s6!_AN  
SD |5v*  
K.B!-<  
应用示例详细内容 aVEg%8  
a(QYc?u  
仿真&结果 EHmw(%a|+  
ry0P\wY}  
1. VirtualLab中SLM的仿真 y\]:&)?&C^  
~0eJ6i  
 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)。 -Z9e}$q$,  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 s"s^rC  
 为优化计算加入一个旋转平面 MqRpG5 .  
T|[zk.8=E  
zyTeF~_  
q&#f#Ou  
2. 参数：双凸球面透镜 /3{jeU.k  
cyL"?vR*<  
>La!O~d  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 {wVj-w=<W  
 由于对称形状，前后焦距一致。 Xgou7x<  
 参数是对应波长532nm。 ]y:2OP  
 透镜材料N-BK7。 8tJB/Pw`S  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 4-1=1)c*  
7M9Ey29f  
yL{X}:;}  
(Rj'd>%c  
DvhJkdLB>  
R<}UT  
3. 结果：双凸球面透镜 hj[&.w  
G&,F-|`  
Z#+lwZD  
 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。 +es|0;Z4yP  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 xvU@,bzz  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 /{il;/Vj  
?> )(;Ir9  
3 vr T`  
6ZKSet8  
<a_ytSoG1  
4. 参数：优化球面透镜
3HCH-?U5  
4E:kDl*@  
cc37(=oKL  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 J%r$jpd'  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 xYSNop3_  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 w`ebZa/j  
 透镜材料同样为N-BK7。 JlaT -j  
0q}k"(9  
[ 'aSPA  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 LlbRr.wL  
bMU0h,|]  
nymro[@O~  
Ry_"sow4  
5. 结果：优化的球面透镜
n06T6oc  
t:$^iUrx  
B\*"rSP\  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 xWR<>Og.  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 9IfeaoZZ4q  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 E)ne z  
\+,%RN.  
T'8d|$X  
s[2>r#M  
6. 参数：非球面透镜 W[BwHNxyg  
Z2@_F7cXt  
0*y|k1  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 0[L)`7  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 +T!7jC(O Q  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 6Z,GD  
nNj<!}HvV  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 P80mK-Iyv_  
pXPLTGY<R+  
.^hk^r  
wg.TCT2  
@T 5dPmn  
7. 结果：非球面透镜 Fm-D>PR
 
v#Xl  
i(qPD_  
 生成期望的高帽光束形状。 nA1059B  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 pXap<T  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 jVdRy{MH  
{>r56\!F  
N$I@]PL  
JnodDH ?  
(Vz\02,K  
8. 总结 vr2cDk{  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Lnk(l2~U  
E!rgR5Bd  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 <<vT"2Q]  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 G_1`NyI  
z\g6E/%%  
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。 }}s.0Q  
.S{>?2  
扩展阅读 ]:g;S,{  
Ew,1*WK!  
扩展阅读 rb_FBa%  
 开始视频 0YsBAfRG  
-     光路图介绍 HzdyfZ!jR  
 该应用示例相关文件： Bj1{=Pvl  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 N.1@!\z@@  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 n-)Xs;`2