[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) ;e\K8*o  
应用示例简述 "Kf4v|6;  
1. 系统细节 ,pVq/1  
 光源 #oEq)Vq>g|  
— 高斯激光束 aN~x3G  
 组件 /{nZI_v#  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 e[t1V/ah  
— 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 jx8hh}C  
 探测器 3H,>[&d  
— 视觉感知的仿真 M,bcT
a8  
— 高帽，转换效率，信噪比 [,q^\T  
 建模/设计 u&$1XZ!es  
— 场追迹： FSS~E [(DL  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 /V!gF+L  
scR+F'M  
2. 系统说明 t}Kz
h`  
X*rB`M7,  
x DX_s:A  
L&qY709  
3. 建模&设计结果 o)Nm5g  
$ 7uxReFZR  
不同真实傅里叶透镜的结果： 
vmT6^G  
+yI
O  
8Nxyc>8K~  
8!Q0:4Vb  
4. 总结 nF{>RD  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 (JeRJ4  
7'TXR[  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 }#9 |au`  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 T!gq Z  
> V%3w7  
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。 ?=\_U  
v*EErQML8b  
应用示例详细内容 YX19QG%  
Fs1ms)  
系统参数 }}~ t!/x  
C'CdVDmX  
1. 该应用实例的内容 [:-o;K\.-a  
?[S{kMb2  
HZzdelo  
i+B
tz-  
)J!=X`b  
2. 仿真任务 px.]m-  
8rgNG7d  
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。 hOF>Dj  
)z2hyGX  
3. 参数：准直输入光源 Se&%Dr3Nv  
[:C!g#o  
kR|(hA,$N  
8sxH
)"S  
4. 参数：SLM透射函数 A49HYX-l  
KoO\<_@";  
]mmL8%B@_  
5. 由理想系统到实际系统 NuKx{y}P  
RBM4_L  
OL)M`eVQ'  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 b-,]21  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 &y=~:1&f  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 L[9]Ez$2+  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 'Z(4Wuwb  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 9:jZ3U  
\m;"KyP+  
[!E~pW%|n  
wXxk+DV@  
4>xv7  
应用示例详细内容 haMt2S2_B:  
dLI`\e<r&[  
仿真&结果 rnCu=n  
DV!) n 6  
1. VirtualLab中SLM的仿真 (~FLG I  
r)SwV!b  
 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)。 =1Mh%/y  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 9K F`9Y  
 为优化计算加入一个旋转平面 :X;AmLf`2u  
|);-{=.OdQ  
SRx `m,535  

/K]<7  
2. 参数：双凸球面透镜 )#l,RJ(  
"|l-NUe  
I*^3 Z  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 *T'>-nm]  
 由于对称形状，前后焦距一致。 L'Fy\K\  
 参数是对应波长532nm。 g+98G8R  
 透镜材料N-BK7。 "?Cx4<nsM  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 "m:4e`_dz  
JH0L^p  
;eRYgC  
q"[8u ]j  
^l\^\>8  
U:.  
3. 结果：双凸球面透镜 $lMEZt8A  
cSSrMYX2  
6M`N| %  
 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。 CS*wvn;.  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 0UB,EI8  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 LGm>x  
0-W{(xy@4  
Vuqm{bo^  
uE6;;Ir#mF  
?][2J
 
4. 参数：优化球面透镜 ~e<v<92Xu  
kG7q4jFwP  
!be6}  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 >"Z^8J  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 r%g?.4o*b  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 9s-op:5  
 透镜材料同样为N-BK7。 '}{J;moB  
x_oL~~@  
Sh=Px9'i  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 })R8VJ&C/  
6"Km E}  
[~ sXjaL8  
u,e(5LU  
5. 结果：优化的球面透镜 /IS j0"/$  
#Pulbk8  
,xew3c'(W  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 o[bG(qHZ  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 <}3c%Q1  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 iTt"Ik'  
_G!lQ)
1  
-T4{PM  
AT:T%a:G?  
6. 参数：非球面透镜 AFWcTz6#d  
y#AwuC K  
NW`.RGLI<  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 :4"SJ  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 U/2g N H  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 }TZ5/zn.Dw  
)K8k3]y&  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 4'W|'4'b  
zv]-(<B  
zn T85#]\@  
%($qg-x  
YWSo:)LY  
7. 结果：非球面透镜 ,uD F#xjl,  
!<!sB)  
3,bA&c3  
 生成期望的高帽光束形状。 r3l}I6  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 Z1FO.[FV  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 "3{xa;c  
z[DUktZl  
PXcpROg56  
]],6Fi+  
Wiqy".YY  
8. 总结 JEX
{jf  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 C|Bk'<MI  
>wjWX{&?  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 .*>LD  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 F_!6C-z  
X-! yi  
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。 Jp.Sow  
kx'ncxN~  
扩展阅读 br}.s@~  
L`YnrDZK  
扩展阅读 +vkqig  
 开始视频 l^ni"X  
-     光路图介绍 d3T|N\(DL  
 该应用示例相关文件： >U^AIaW  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 !W/Og 5n  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 l/yLSGjM