[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) nIc:<w]  
应用示例简述 =)QtE|p,77  
1. 系统细节 ,6TF]6:  
 光源 <j\osw1R  
— 高斯激光束 cC@.&  
 组件 ]:H((rk  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 Zfwhg4G~  
— 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 _7e ^ t N  
 探测器 B"KDr_,,  
— 视觉感知的仿真 f0"N  
— 高帽，转换效率，信噪比 n/]w!  
 建模/设计 wwmHr!b:6  
— 场追迹： 3%HF"$Gg  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 bzj9U>eY  
B:5NIa  
2. 系统说明 4sJM!9eb[  
%*:X FB  
sVzU
>  
3jR>  
3. 建模&设计结果 ;&iZ{  
`wGP31Y.  
不同真实傅里叶透镜的结果： 5l_ >QB  
Lvco9 Ak  
_T\/kJ)Q\  
^lw0} i  
4. 总结 .
C HET]  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 l rRRRR  
r [NI#wW  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 $!Qv f  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 =@ SJyW  
+F>9hA  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 6I8A[  
g#W/WKvM  
应用示例详细内容 @'5*u~M  
A5
WchS'  
系统参数 <t~RGn3  
2D'b7
zPJ3  
1. 该应用实例的内容 HLL:nczj  
}^b7x;O|  
`qXCY^BH2  
' \8|`Z
b  
76'@}wNnw  
2. 仿真任务 s8O.yL  
E:7R>.g  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 k_,wa]ws$  
bY@ S[  
3. 参数：准直输入光源 }Cs.Hm0P  
5u:{lcC.X  
dGc<{sQzB  
a ](Jc)  
4. 参数：SLM透射函数 I38j[Xk  
{.HFB:<!}  
F]qX}  
5. 由理想系统到实际系统 <i1.W!%  
dRhsnT+KX  
g %ZKn  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 AiDV4lHr  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 03)R_A  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 Hyn*O)q!  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 Le?yzf  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 |0wHNRN_  
6he 
(v  
l<DpcLX  
g!![%*' b  
Yw!(]8PYdU  
应用示例详细内容 ' K\ $B_  
PV(TDb:0  
仿真&结果 /c4@QbB  
)@hG#KMK  
1. VirtualLab中SLM的仿真 QBD\2VR  
}#bX{?f  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。  MYk%p'  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 r5s$#,O/&Q  
 为优化计算加入一个旋转平面 Qzh`x-S  
lFZ}.  
vR*TW  
zZh\e,*  
2. 参数：双凸球面透镜 3W#f Fy  
*z3wm-z1&  
lYq/ n&@_1  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 Vmb `%k20'  
 由于对称形状，前后焦距一致。 S!JwF&EW  
 参数是对应波长532nm。 jb'AOs  
 透镜材料N-BK7。 q\I2lZ  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 L2WH-
XP=  
+<TnE+>j  
^6?)EM#  
I5$]{:L|9  
U%qE=u-  
[m+):q^  
3. 结果：双凸球面透镜 FVo_=O)  
%9HL
"  
;5.S"  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 ]N#%exBVo  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 4r+s" |  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ]hC6PKJU  
id=:J7!QU  
7wA.:$  
3{/Y&/\"'^  
K:_5#!*^98  
4. 参数：优化球面透镜 m,1Hlp  
2g`<*u*  
 ]$=\zL  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 P)9$}9i  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 wBaIN]Y,  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 %@Ow.7zh  
 透镜材料同样为N-BK7。 (7k}ysc  
56JvF*hP  
:Y\!~J3W  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 VAL]\@Q}  
#l<un<  
p@Va`:RDW  
N#!**Q 0  
5. 结果：优化的球面透镜 lq[o
2\  
Jp#Onl+d6  
8gK  <xp  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 WA1h|:Z  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 [.[|rnil  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 w /l\p3n  
9=FqI50{  
3Gyw^_{J  
u}~jNV  
6. 参数：非球面透镜 MjrI0@R  
{<J(*K*\Jo  
+"8-)'  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 c1>:|D7w  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 :u4q.^&!e  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ^h^\kW'#  
.r4M]1Of  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Lo-\;%y  
\:[J-ySJ  
W, YYL(L  
F&[MyXU4  
:3h'Hr  
7. 结果：非球面透镜 q8-*3
K  
M%S.Z4D (0  
7sglqf>  
 生成期望的高帽光束形状。 y'#i'0eeL  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 3l?-H|T  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 7!kbe2/]'  
:.J]s<J(F  
?K9zTas@  
sQ05
wAv  
%<?U`o@*  
8. 总结 c'Mi9,q  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 'v?"TZ  
z!> H^v  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 JrA\ V=K  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 g$a 5  
jYJRG<*e  
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。 r@v_hc  
4Y!_tZ>  
扩展阅读 <>I4wqqb  
!%,k]m'  
扩展阅读 CgxGvM4  
 开始视频 zhW.0:9 CR  
-     光路图介绍 (w
/)u  
 该应用示例相关文件： ckCb)r_  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 hOH D
Xc"  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 s;NPY