[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) V,:~FufM^  
应用示例简述 \K(# r=  
1. 系统细节 2|LkCu)~,"  
 光源 x[2eA!NC  
— 高斯激光束 [ ]=}0l
<J  
 组件 JP 8v2) p  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 [RHji47  
— 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 3<HPZWc  
 探测器 K|-RAjE  
— 视觉感知的仿真 <(caY37o6)  
— 高帽，转换效率，信噪比 V$ac}A,!  
 建模/设计 8 9f{8B]z  
— 场追迹： x<{)xP+|  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 [T#9#3  
_95`w9  
2. 系统说明 S|ADu]H(  
z>W'Ra6  
5[$jrG\!  
)9>E} SU/  
3. 建模&设计结果 '>r"+X^W  
o^~KAB7  
不同真实傅里叶透镜的结果： pc<A ,?  
h`/1JjP  
+jX.::UPm  
\+sP<'~M  
4. 总结 B!z5P"C(~  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 w\ 7aAf3O  

rfxLCiV  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 8Wyv!tL  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 fHwr6"DJ  
QsH Fk5)  
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。 L<TL6  
q3R?8Mb  
应用示例详细内容 w97B)Kn6  
{V~Gr  
系统参数 n+uDg  
p=8?hI/bim  
1. 该应用实例的内容 C8.MoFfhe  
_D?`'zN  
n:[GK_  
-dsE9)&8DX  
Smlf9h&  
2. 仿真任务 Lj03Mx.2S  
Se-n#  
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。 ;p'Ej'E  
h ?%]uFJC  
3. 参数：准直输入光源 . 'rC'FT  
Gfn?1Kt{  
3F6=/  
A&6qt  
4. 参数：SLM透射函数 }~`l!ApD  
h*\/{$y  
ZJ|'$=lR  
5. 由理想系统到实际系统 'VTLp.~G~  
zwJVi9sO  
",qJG]_ <  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 uKocEWB=/F  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 !c8hER!  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 APBe76'3)  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 $q~:%pQv  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 /{d
5$(Y"  
W{v-(pW  
1W +QcK4k  
D#G(&<Q  
@d86l.=  
应用示例详细内容 Fz4g:8qdA  
R s)Nz< d  
仿真&结果 #$[}JiuL/  
xK3}zN$T  
1. VirtualLab中SLM的仿真 x<%V&<z1g  
R59'
KR2?  
 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)。 |}>;wZ[7  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 oCftI':@  
 为优化计算加入一个旋转平面 wO {-qrN  
V;#bcr=Z<J  
7D%}(pX  
1v^eXvY  
2. 参数：双凸球面透镜 u9}k^W)E  
Hs~u&c  
#n8jn#  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 3bW(VvgcL4  
 由于对称形状，前后焦距一致。 W;Ei>~E  
 参数是对应波长532nm。 NJ{M-K%>  
 透镜材料N-BK7。 %IbG@}54  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 (\M&Q-xZ  
,[{)4J$MV  
psZAO,p  
9cm9;  
"2'pS<|  
!w9w{dtW=  
3. 结果：双凸球面透镜 ^ |^Q(  
<) `?s  
41[1_p(  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 Uj[E_4h  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 (yx9ox@rL  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 V@"Y"}4n4  
cKKl\g@}  
3 O)^Hq+9  
vF,iHzv  
-}Iw!p#O3  
4. 参数：优化球面透镜 Cd"iaiTD0  
"/zI
sn7  
PnKgUJoa0  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 9a*}&fL[  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ?
U`~,oI0  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 6HW8mXQh<h  
 透镜材料同样为N-BK7。 /bd1Bi  
+W6QtB6  
hZobFf  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 5k^UZw  
8JU9Qb]L'I  
dSkW[r9Z%l  
=V@5W[bV  
5. 结果：优化的球面透镜 -$[o:dLO  
i.e1?Zk1  
jd]YKaI  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 -Pr1
r  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 }? W[D  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 w)hH8jx{  
GuV.7&!x  
x
@ZxV*T^  
i@C1}o-/  
6. 参数：非球面透镜 : ;nvqbd  
xSQ:#o=8G  
"0(H! }D  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 QyGTm"9l  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 s5DEuu>g  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 SGd[cA Ko  
7( &\)qf=n  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 [LQD]#  
a}Dx"zl;  
QD6in>+B@  
Y'YvVI  
S<f]Y4A&  
7. 结果：非球面透镜 \D9J!K82  
YQ&Ww|xe  
Vg6/1I  
 生成期望的高帽光束形状。 }J~ d6m  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 P,|%7'?Y  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 G
d:TM]rJ  
nNCG*Vu  
vbo:,]T<A  
KkIxtFM  
:/c40:[  
8. 总结 &X^ -|7~N  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 <]~FX25  
A{HP*x~t  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 <Be:fnPX7  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 o1m+4.-  
|#_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。 ']N1OVw^vf  
3N(5V;ti  
扩展阅读 E^)>9f
7  
aDV~T24  
扩展阅读 +:a#+]g  
 开始视频 \; 9log<Z  
-     光路图介绍 ~]MACG:'  
 该应用示例相关文件： KlMSkdmW  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ,G q?  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 @B@`V F