[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) uM\(#jZ  
应用示例简述 8,BNs5  
1. 系统细节 ZE@!s3\  
 光源 +1Ha,Ok  
— 高斯激光束 e5bRi0  
 组件 2},|RQETy  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 T [ `t?,  
— 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 5G@z l  
 探测器 ]>NP?S )R  
— 视觉感知的仿真 \$o!M1j  
— 高帽，转换效率，信噪比 Ixhe86-:T  
 建模/设计 w`(EW>i  
— 场追迹： 36154*q  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 OAu?F}O  
E?o1&(2p  
2. 系统说明 #2thg{5  
TbqED\5@9w  
Ux~rBv''  
yIBT*,4  
3. 建模&设计结果 )1%l$W  
.]+oE$,!  
不同真实傅里叶透镜的结果： A2{u("^[6  
+$KUy>  
)GDP?Nc<Ik  
HhN;&67~Z  
4. 总结 w(O/mUDX  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 TSHsEc
fO  
$=7[.z&  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 T6[];|%W  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 eHCLENLmB  
e"u=4nk  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 -/:N&6eRb  
cXx?MF5  
应用示例详细内容 9NTBdo%u  
0oI3Fb;E  
系统参数 bce>DLF  
fD3}s
#M*G  
1. 该应用实例的内容 v\>!J?  
{VBx;A3*I  
+H5=zf2  
`+_UG^aeW  
-POV#1s  
2. 仿真任务 }5~|h%  
8_8r{a<xW  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 gP
O,Z  
T8& kxp  
3. 参数：准直输入光源 8RJXY:%  
0|g|k7c{rF  
vT)(#0>z  
w]b3,b  
4. 参数：SLM透射函数 t]|WRQvy8  
!|hxr#q=4  
m6J7)Wp  
5. 由理想系统到实际系统 6/`$Y!.ub  
6/^$SWd2  
zr~hGhfq  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 +cQGX5 K  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 q_eGY&M  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 ~1xln?Q  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 C8qA+dri  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 BdcTKC  
uMl.}t2uYu  
DIR_W-z  
\IJ\  
_=9o:F  
应用示例详细内容 G+
N&(:  
s@^(1g[w`  
仿真&结果 '@)47]~  
40}qf}8n t  
1. VirtualLab中SLM的仿真 Vb>!;C  
DC4,*a~  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 HMyw:?  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 bF:]MB^VK  
 为优化计算加入一个旋转平面 .v<c_~y  
Kbjt CI7  
/fCj;8T3o  
&{${Fq
 
2. 参数：双凸球面透镜 __HPwOCG7  
p!^.;c  
("(:wYR%  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 Ei!5Qya>  
 由于对称形状，前后焦距一致。 r8\"'4B1  
 参数是对应波长532nm。 Lc ,te1  
 透镜材料N-BK7。 j+0=)Q%I=  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 5~Vra@iab:  
8&FnXhZg4  
rW$ )f  
)SG+9!AbMZ  
'V";"Ei  
#~J)?JL  
3. 结果：双凸球面透镜 :A%|'HxH3  
q{/>hvl  
d<mj=V@bd  
 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。 k$`~,LJp  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 L'k)  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ]$[J_f*x  
X;JptF^  
g3~e#vdz  
9Z}Y2:l'  
4qq+7B  
4. 参数：优化球面透镜 kL;sA'I:S  
K5-wuD1  
$_s"16s  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 L{fKZ  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ~\A(xmW}  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 JjarMJr|D  
 透镜材料同样为N-BK7。 .nCF`5T!  
f\+MnZ4[Qj  
E!.>*`)?.  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 rUjK1A{V  
SP][xdN7  
f\CJ |tKX  
F9rxm  
5. 结果：优化的球面透镜 rlSar$  
^Glmg}>q  
sE87}Lz  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 |^jl^oW  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 0ut/ ')[  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 ^
`ah\L  
,Bh!|H(?L1  
]`%}Q  
A[QU
Fk(  
6. 参数：非球面透镜 9W3zcL8  
;=goIsk{Q  
-*8|J;  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 ?+-uF}  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 @~pIyy\_  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 /wplP+w2  
8,\toT7  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 r}k2n s9  
&2-d
ZK  
7x8/Vz@\  
_U}pdzX?  
G'b*.\=  
7. 结果：非球面透镜 ,CiN@T \&  
m\QUt ;  
8Jnb/A}  
 生成期望的高帽光束形状。 x6Q,$B  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 &'{6_-kh  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 yhzC 9nTH  
= GUgb2TAT  
C3EQzr`  
Pf`HF|NI  
d:08@~#  
8. 总结 eUMOV]h  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 f' |JLhs  
VJW%y)_[  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 [(Z{5gK  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 )+;Xfftz  
zN2CI6  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 ^P30g2gv>  
:x"Q[079  
扩展阅读 E= 3Ui  
8T
?=_|  
扩展阅读 HRX}r$  
 开始视频 fmqHWu*wG  
-     光路图介绍 D#VUx9kugv  
 该应用示例相关文件： $tKz|H)  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 V~nqPh!Jc  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 H@
ab]
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