[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) >_Dq)n;%  
应用示例简述 5xm^[o2#y  
1. 系统细节 +%'S>g0W=  
 光源 HD(4Ms  
— 高斯激光束 \tj7Jy  
 组件 N;9m&)@JR'  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 :[1^IH(sb  
— 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 1XAXokxj  
 探测器 G $TLWfm  
— 视觉感知的仿真 D~~&e<v'1  
— 高帽，转换效率，信噪比 t?:}bw+m  
 建模/设计 bm>,$GW(  
— 场追迹： zoV4Gl  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 >xU$)uE&  
nVF?.c  
2. 系统说明 HWJ(O/N  
=rA"|=  
E|t.
3  
R#ABda9  
3. 建模&设计结果 BULf@8~(  
(5s$vcK  
不同真实傅里叶透镜的结果： 0^41dfdE  
2nW:|*:/p6  
lLO|,  
gBzg'Z  
4. 总结 [*<F   
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 .5ap9li]  
*{qW7x.6h  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 o5UM)g  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 GJ:65)KU  
T
5; zgr  
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。 ?MT V!i0  
jN\} l|;q  
应用示例详细内容 :}\w2W E[  
L*xu<(>K  
系统参数 WgxGx`Y)  
eSNwAExm  
1. 该应用实例的内容 .E'Tfa  
d NQ?8P-&  
#-xsAKi  

DQ'=$z  
t$NK{Mw5_  
2. 仿真任务 :.86
3_/  
f}JiYZ  
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。 'Vwsbm tY  
g.wp }fz  
3. 参数：准直输入光源 -nVQB146^  
zn| S3c  
&cDLSnR  
qPEtMvL #  
4. 参数：SLM透射函数 J#h2~Hz!  
Aofk<O!M  
D=hy[sDBw  
5. 由理想系统到实际系统 y0!-].5UH  
pCXceNFo  
]ZV.@%+  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 KxyD{W1  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ^P4q6BW  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 Gwyjie9t  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 x=1Iuc;&3  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 \ 5MD1r}  
7jss3^.wA  
=L,s6J8_'  
pKeK6K\8  
[BPK0  
应用示例详细内容 _[D6WY+  
(v<l9}!  
仿真&结果 6n[O8^  
d']CBoK  
1. VirtualLab中SLM的仿真 !*[Fw1-J  
}BTK+Tk8  
 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)。 O*
;$))<wX  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 B|\pzWD%  
 为优化计算加入一个旋转平面 6Z09)}tZb  
5k%GjT  
UH8q:jOi  
OZDd
  
2. 参数：双凸球面透镜 ]]sy+$@~  
 fP+RuZ  
6wIo95`  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 T\ixS-%^  
 由于对称形状，前后焦距一致。 d-GU164  
 参数是对应波长532nm。 54X=58Q  
 透镜材料N-BK7。 r;>2L'  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ){-Tt`0(u  
OTgctw1s  
Q9Tt3h2ga  
@u@N&{b5"  
3pzp6o2  
Ox| ?  
3. 结果：双凸球面透镜 T^z  
2p^Jqp`$  
z%FBHj  
 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。 $-J0ou8

~  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ,@\$PyJ  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 <0EVq8h  

Zqo  
D)O2=aQ;]  
EgE%NY~  
M0jC:*D`"  
4. 参数：优化球面透镜 +#;t.&\80N  
U4$}8~o4  
`G@(Z:]f,t  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 J!\Cs1!f  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 `>HM<Nn-0  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 =pT}]  
 透镜材料同样为N-BK7。 !7rk>YrY  
.RazjXAY  
0Z.X;1=  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ??]b,f4CNa  
0:1[F!]'b  
MvCB|N"qy  
h^B~Fv>~  
5. 结果：优化的球面透镜 hL?"!  
nB|m!fi<  
T^
Lg+g+I  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 r_"=DLx6  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 De<kkR{4  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 oCxh[U@*D  
<MQTOz oj  
>D\jyd$wh&  
.or1*-B K  
6. 参数：非球面透镜 FQlYCb  
>;sz(F3)  
C j4ED  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 hZwbYvu  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 \yE*nZ  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 LBIsj}e  
r\j*?m ]  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 mNQ~9OJ1  
-"CXBKHb  
FJ+n- \  
{qJ(55  
V[#$Sz[G  
7. 结果：非球面透镜 (teK0s;t5k  
NMvNw?]
 
/5wIbmz@I
 
 生成期望的高帽光束形状。 #xoFcjRE  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 %wQE lkB  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 F*4zC@;  
p Lwtm@  
WJ&a9]&C  
;CtTdr  
"*T4%3dA  
8. 总结 /cX%XZg  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ])9
|j  
jU}iQM  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ]kir@NMv>  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 qa>H@`P  
GlOSCJZ  
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。 3EA+tG4KnO  
{3qlx1w  
扩展阅读 4>NmJrh  
C@P*:L_  
扩展阅读 `gX$N1(  
 开始视频 hRI?>an  
-     光路图介绍 2uzy]faM  
 该应用示例相关文件： ?'^dYQ4  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 0..]c-V(G  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 ,382O$C