[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) f*H}eu3/j  
应用示例简述 Zo6a_`)d  
1. 系统细节 "kuBjj2  
 光源 1~iBzPU2  
— 高斯激光束 BOcEL%+  
 组件 2!& ;ZcT,  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 7&U+f:-w  
— 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 HQ#L |LN  
 探测器 ;0}"2aGY  
— 视觉感知的仿真 .;sPG  
— 高帽，转换效率，信噪比 Tf]VcEF  
 建模/设计 VQJ5$4a&  
— 场追迹： fHp#Gi3Lz  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 |8?{JKsg  
?=o]Wx0(9  
2. 系统说明 o\YdL2:X  
w0>)y-  
2F)OyE  
HDG"a&$   
3. 建模&设计结果 :r+ 1>F$o  
)uJ`E8>-  
不同真实傅里叶透镜的结果：
C2%3+  
*>H'@gS  
<5L`d}  
7`n8 OR4  
4. 总结 9jFDBy+  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。
IZ ha* 7  
*wl_8Sis}  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 <}>-ip?  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。  ^*>no=A  
fO|u(e  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 VH*(>^OfF  
&%51jM<  
应用示例详细内容 d`*vJ#$>2  
Z.f<6<gF  
系统参数 j>=".^J  
6EGEwx  
1. 该应用实例的内容 s0'U[]  
vYun^(_-  
4h@of'  
+n]Knfi  
#.K&]OV/88  
2. 仿真任务 1KEPD@0oxx  
BbhdGFG1  
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。 c'4 \F9  
J)~=b_'<  
3. 参数：准直输入光源 %[;KO&Ga  
r!=VV!XZ  
_dY}86{  
zXO.NSC[  
4. 参数：SLM透射函数 X*;p;N  
RozsRt;i  
!S<~(Ujyw  
5. 由理想系统到实际系统 7~g0{W>Zm  
XBBRB<l)  
p#I1l2nE  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 r F-yD1  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 {=Y&q~:8v  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 ;<Q_4 V
 
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 G]4+Qr?  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 U%olH >1K  
:"^$7  
g9Ll>d)tE3  
{RO=4ba{J  
jV8><5C  
应用示例详细内容 kE|#mI[>  
^u<+tV   
仿真&结果 9dv~WtH>5  
!pXz-hxKT  
1. VirtualLab中SLM的仿真 !r,drb  
)HHzvGsL)  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 "*WXr$  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 T9.gs}B0  
 为优化计算加入一个旋转平面 ]].21  
 )BB a  
!Hg#c!eOg  
p*,mwKN:  
2. 参数：双凸球面透镜 8hY)r~!b'  
{,X(fJ  
'LI)6;Yc  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 gr7_oJ:R  
 由于对称形状，前后焦距一致。 E{B<}n|}&  
 参数是对应波长532nm。 ^6n]@4P  
 透镜材料N-BK7。 Sy55w={  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 q fe#kF9  
YWdvL3Bgk,  
`VbG%y&I  
19DW~kvYk  
: Dlk`?  
^m9cEl^:nQ  
3. 结果：双凸球面透镜 >oNs_{  
)}v2Z3:  
ZG|T-r;~  
 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。 \k8_ZJw  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 [8n4lE[)"  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 HmKE>C/  
IU}`5+:m  
)*B.y|b#  
|d8o<Q  
~]Jfg$'  
4. 参数：优化球面透镜 d0d2QRX  
x$*OglaS  
FS0SGBo  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 'UKB
pm/  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 a6C~!{'nW  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 t/w>t! q  
 透镜材料同样为N-BK7。 (A_9;uL^_  
c`cPGEv  
R<U<Y'Y  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 UWp(3FQ  
:>z0m0nI\  
~yV0SpL  
`7`iCYiTy  
5. 结果：优化的球面透镜 c3+vtP&  
W=/B[@3'  
;nbvn  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 qmGB~N|N  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 2_p
/1Rs  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 e BPMT  
Om*Dy}  

{fWZ n  
a,.9eHf  
6. 参数：非球面透镜 3-0Y<++W3>  
!Iqyt. .  
4I$#R  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 H4U;~)i  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 >*&[bW'}?  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 xYbF76B  
/@K?W=w4  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ;XjKWM;  
\VW.>@s~  
!Qy3fs  
G7u85cie  
p-Z5{by  
7. 结果：非球面透镜 (Xx @_  
MEE]6nU  
|jlR],  
 生成期望的高帽光束形状。 xJ4T7 )*  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 $%/Zm*H  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 C M(g4fh  
~dv C$  
7J)-WXk  
NGNn_1  
)<+Z

,6  
8. 总结 2HUoT\M  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 3=z'Ih`  
vg<_U&N=-r  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 <=p"ck@  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ,MdCeA%`  
U7O2.y+  
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。 0=~Ji_5mB  
mR@iGl
\\  
扩展阅读 zk?lNs  
!9-dS=:Y  
扩展阅读 o9JJ_-O"  
 开始视频 "p<f#s}  
-     光路图介绍 3N?uY2  
 该应用示例相关文件： mIOx)`
$  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 Mv_4*xVc  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 Te;`-EL