[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) }
(cY|  
应用示例简述 G)4SWu0<t  
1. 系统细节 mCG;[4gM  
 光源 s!i:0}U  
— 高斯激光束 s%bUgO%&  
 组件 :OX$LCi  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 lkN'uZ  
— 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 .CvFE~  
 探测器 +qZc} 7rJF  
— 视觉感知的仿真 =lm nzu<  
— 高帽，转换效率，信噪比 h/{8bC@bi  
 建模/设计 Yim#Pq&_  
— 场追迹： 8}9Ob~on  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 oB3q AP  
\E~Q1eAJT  
2. 系统说明 N@}gLBf  
lf;~5/%wMG  
2
$  
c0SX]4} G  
3. 建模&设计结果 k5g@myb-  
!&\meS{  
不同真实傅里叶透镜的结果： :5G$d%O=2  
dUZ$wbV%h  
K^8@'#S  
@N]5&4NL  
4. 总结 q<
 b"M$  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 !4_!J (q%  
vD_u[j]  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 wJ/~q)  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 <TL])@da  
2S'AIuIew
 
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。 8KZ$F>T]>  
y>%W;r)  
应用示例详细内容 TdNsyr}JG  
|c=d;+  
系统参数 rAL1TU(vm  
A}gYcc85Z  
1. 该应用实例的内容 \3L$I-]m  
#0jSZg^,"  
X1O65DMr`g  
?{?
Vy9'B  
@h!U  
2. 仿真任务 F{kG  
>'ie!VW@  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 !B0v<+;P8  
i'U,S`L6>  
3. 参数：准直输入光源 4$..r4@  
>
\Z lZ  
8rla0d@  
]~$c~*0g  
4. 参数：SLM透射函数 md.*  
?`za-+<r<  
sV]i/B  
5. 由理想系统到实际系统 :O5Tr03z  
[5x+aW%ql  
rve7YS'  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 1hF2eNh  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 $:qI&)/  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 *QMF <ze  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 3S;>ki4(0  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 /,=Wy"0TJ  
": mCZUt  
I:r($m  
H't`Q&]a  
Bk\*0B  
应用示例详细内容 ?psOj%  
K!pxDW}  
仿真&结果 B.h0" vJ  
/%2:+w  
1. VirtualLab中SLM的仿真 9OE_?R0c!  
se4w~\/  
 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)。 aa%Yk"V@  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 AaJ,=eQ  
 为优化计算加入一个旋转平面 at_dmU2[7  
,{#RrF e  
}Z~pfm_S  
=e"H1^Ml  
2. 参数：双凸球面透镜 X; e`y:9  
1^n5CI|7u  
JS<e`#c&  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 |;xfe"]  
 由于对称形状，前后焦距一致。 D4YT33$tC  
 参数是对应波长532nm。 3C E 39W  
 透镜材料N-BK7。 S jC)6mo  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 `
kaR@t  
u*#-7   
wa-_
O<  
^sr:N5~z`  
Pf^Ly97  
75QXkJu  
3. 结果：双凸球面透镜 X^?|Sz<^E  
.j'@K+<45  
s!nSE  
 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。 M ,.0[+  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 N,'[:{GOY  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。  0jip::x  
Z7mGC`>  
MpDdJ,  
f4A4  
`\WcF7  
4. 参数：优化球面透镜 y~4SKv $  
&deZ  
URmAI8fq*M  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 @8 oDy$j  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 d~P<M3#>  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 x):k#cu[L  
 透镜材料同样为N-BK7。 % RBI\tj  
ci{9ODN  
E9Qd>o  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ZmYSi$B  
b}}1TnS)  
D=q;+,Pc  
Tvksf!ba  
5. 结果：优化的球面透镜 J;Z>fAE7  
&?5{z
\;1"  
} Khq  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 S,)|~#5x  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 Ok~W@sYST  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 -KU)7V  
fa*H cz  
0
8d_DC
R  
SCt=OdP=  
6. 参数：非球面透镜 iz%A0Z+`bg  
&Curvc1fm  
zv
K5Zxl  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 t}c}@i_c  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 U_ ?elz\  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 3A}nNHpN  
44fq1<.K  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Jv4D^>yj[  
C^\*|=*\  
r PRuSk-f  
!>Qc2&ZV  
L->f= 8L  
7. 结果：非球面透镜 SJ WP8+  
]ZryY EB  
#@\NdW\  
 生成期望的高帽光束形状。 \w0b"p  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 x[O#(^q  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ?3"D| cS1  
fO|~Oz<S  
;~gd<KK  
Oih2UrF  
,O&PLr8cJ?  
8. 总结 ]Re~V{uh  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 C +?@iMh  
mP$G9R  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 x 1xj\O  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 3}#XA+Z  
 \#+2;L  
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。 :2UC{_  
PqJ*   
扩展阅读 c%LB|(@j{  
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扩展阅读 va/4q+1GfH  
 开始视频 FG5
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-     光路图介绍 4(0t GF  
 该应用示例相关文件： %d[xr h  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 #!d^3iB2  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 M}oFn}-T9a