[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) 5AbY 59  
应用示例简述 tMiy`CPh  
1. 系统细节 ^M)+2@6  
 光源 G]n_RP$G  
— 高斯激光束 dKQu  
 组件 yvWM]A  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ()Q#@?c~  
— 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 nB;[;dCz  
 探测器 $@HW|Y  
— 视觉感知的仿真 P84=.*>  
— 高帽，转换效率，信噪比 nX_w F`n"  
 建模/设计 YuUJgt .1  
— 场追迹： &n'@L9v81  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 0j :u.x  
5gSe=|we*p  
2. 系统说明 @u@,Edh  
{.])'~[U  
,MjlA{0  
nR=!S5>S  
3. 建模&设计结果 - -\eYVh[  
jf.WmiDC  
不同真实傅里叶透镜的结果： dsn(h5,Q'  
H0f]Swh0a  
. {vMn0c  
q2P_37  
4. 总结 S6<#] 6Z  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 TkR#Kzv380  
^WrL   
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 PLJDRp 2o  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 u2S8DuJ  
CofTTYl  
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。 PpLiH9}  
9PUobV_^Wo  
应用示例详细内容 i#aKW'  
1k]L,CX  
系统参数 #^}s1 4n  
YwS/O N  
1. 该应用实例的内容 <TTBIXV  
AyNpY_B0c  
"g*`G<W_s  
r PTfwhs  
Ng2Z7k  
2. 仿真任务 <KJ|U0/jGd  
|l-O e  
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。 HV'M31m~q  
/BN=Kl]  
3. 参数：准直输入光源 Y4+]5;B8  
2tg07  
1#*^+A E  

@ULd~  
4. 参数：SLM透射函数 C[';B)a  
kxR!hA8wv4  
bXeJk]#y  
5. 由理想系统到实际系统 k[}WYs+r  
}lXor~_i  
H& $M/`  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 wv`ar>qVL  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 hE E1i  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 Cd]g+R}j  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 A)gSOC{3F)  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 wA"d?x  
)W6l/  
">M&/}4  
cE>m/^SKr  
Ljiw9*ZI  
应用示例详细内容 g{ ;OgS3>  
/6F\]JwU  
仿真&结果 'BUfdb8d  
Nobu= Z  
1. VirtualLab中SLM的仿真 *8+HQ[[
#  
DZ1.Bm0  
 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)。 *Z\AO'h=Z  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 lWH#/5`h  
 为优化计算加入一个旋转平面 ESk:$`P  
@FZ_[CYg  
jo1z#!|Yw}  
cml~Oepf  
2. 参数：双凸球面透镜 AyW=.  
JIjo^zOXsc  
ao0^;  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 >JA>np  
 由于对称形状，前后焦距一致。 hT,rcIkg:  
 参数是对应波长532nm。 mfF `K2R  
 透镜材料N-BK7。 `DE_<l  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 CbXSJDs  
&*E! %57  
+J~%z*A  
>$yA ,N  
db=S*LUbl  
Q/]o'_[vW  
3. 结果：双凸球面透镜 'r(g5H1}gi  
"LH!Trl@k  
R^=v&c{@  
 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。 }#
;.b'`  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 miTff[hsMa  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 {;th~[  
$iMLT8U  
~{);Ab.9+  

#qUGc`  
?Ok&,\F@E  
4. 参数：优化球面透镜 +Wgfxk'{  
)p
e17T1|  
m>F:dI  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 _yX.Apv]  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 #d<|_  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 S{v]B_N[M  
 透镜材料同样为N-BK7。 LEe{fc?{  
Ryygq,>VD.  
A0RSNAM  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 R/Z7}QW  
)y Zr]  
eX lJ=S
}  
>qOj^WO~  
5. 结果：优化的球面透镜 lzz;L z  
&r*F+gL  
\t/0Yh-'  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 tl*h"du^  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 Mu-kvgO`L  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 Wv9L}@J  
.p*?g;  
[
)dIt@Y&j  
Lz p}<B  
6. 参数：非球面透镜 qX; F+~  
_ WPt z
L  
\x\N?$`ANc  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 z]C=nXbk  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 lUA-ug! ^  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 $+ N~Fa  
{o5^nd  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 "wg$ H1K  
h^qZi@L  
:vx<m_  
Q$ Dx:  
A%7f;&x!  
7. 结果：非球面透镜 c#`IF6qj  
V82I%gPF  
"frioi`a2  
 生成期望的高帽光束形状。 wHQ$xO;vD'  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 =J]EVD   
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 4zt:3bWU  
D/ sYH0.V$  
z}.6yHS  
'Ha> >2M  
}p)Hw2  
8. 总结 xGbq,~_r  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 3 =c#LUA`  
/988K-5k  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 MEJX5qG6m  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 H?M:<q0|G  
GCiG50Z=  
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。 fA?v\'Qq/  
V/#J>-os}W  
扩展阅读 2<p@G#(  
S:`Gi>D  
扩展阅读 [hpkE lE  
 开始视频 6OAEAIh  
-     光路图介绍 V9qA'k  
 该应用示例相关文件： QT73=>^B  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 frDMFEXXP  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 N-&ZaK