[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) DxP65wU  
应用示例简述 eX^ F^(  
1. 系统细节 /'>ck2drjk  
 光源 ^g+M=jq _  
— 高斯激光束 t..@69  
 组件 bde6 ;=oM  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 
*+ O  
— 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 @Y6~;(p  
 探测器 {~=gKZ:-@  
— 视觉感知的仿真 Aacj?   
— 高帽，转换效率，信噪比 r
?Pk}Q  
 建模/设计 #W L>ha v  
— 场追迹： KZ/2W9r_,  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 0n)UvJ  
8{Wh4~|+  
2. 系统说明 M[=sQnnSFW  
WTC/mcS  
0t00X/  
z-kB!~r  
3. 建模&设计结果 ~0{F,R.$  
RJOyPZ]  
不同真实傅里叶透镜的结果： $0;Dk,  
kx[h41|n  
wOl]N2<  
-s6;IoG/  
4. 总结 &?SU3@3|  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 .iEzE
mu  
|+Ub3<b[]  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ::k/hP9.^  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ey[+"6Awne  
+q~dS.  
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。 >Co5_sCe  
Y/n],(t)  
应用示例详细内容 (wEaw|Zx  
=a./HCF  
系统参数 j1P#({z[  
:]IYw!_-p  
1. 该应用实例的内容 pGSS   
O<qo%f
P  
G(7WUMjl  
@EB2I+[  
Ha20g/UN.  
2. 仿真任务 +# tmsv]2  
Q2!vO4!<N  
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。 LD)P. f  
AU^5N3%j  
3. 参数：准直输入光源 Ba]^0Y u  
dht*1i3v  
/%T d(  
co%-d  
4. 参数：SLM透射函数 [>U =P`  
HFrwf{J  
I>z0)pB  
5. 由理想系统到实际系统 *Nh[T-y(s  
nJ~5ICyd  
K)r|oW=6Y  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 vTUhIFa{  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ;R{ffS6  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 "E )0)A3=  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 $|bdeQPr\  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 ~5b^Gvb?  
H)O I&?  
6'1m3<G_  
vmK`QPu2  
Omy<Y@$  
应用示例详细内容 *.F4?i2D  
*b+~@o  
仿真&结果 M[7$cfp-Y~  
`
E2HQA@  
1. VirtualLab中SLM的仿真 Ow4H7sl  
%/Y;  
 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)。 MF/@Efjn ]  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ky-9I<Z,,  
 为优化计算加入一个旋转平面 &F#K=R| .j  
$z5  
Sn!5/9Y  
}IGoPCV|  
2. 参数：双凸球面透镜 8xN+LL'T{  
aJ^RY5  
\t^h|<`  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 $c<NEt_\  
 由于对称形状，前后焦距一致。 w_]`)$
9  
 参数是对应波长532nm。 >crFIkOJ  
 透镜材料N-BK7。 yRv4,{B}X>  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 /[RO>Z9  
#1oyRD-  
n!$zO{P  
C6{\^kG^j2  
<P1yA>=3`  
x|lX1Mh$  
3. 结果：双凸球面透镜 I$w:
qS&:  
Ek%mX"  
w=feXA3-S  
 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。 &Y3r'"  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 '|rhm  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 f*46,`x  
N>Q~WXvV#  
oZwu`~h Y  
G24Ov&H  
-h8@B+  
4. 参数：优化球面透镜 GW;O35 m  
zVyMmw\  
AMf{E  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 9qvKg`YSh  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 {q1u[T&r  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ;G|#i?JJ  
 透镜材料同样为N-BK7。 ;Qq<5I"y  
]
CxDm  
6Mh"{N7
 
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 &f($= 68  
+nU=)x?38  
hYB3tT  
S-%itrB*  
5. 结果：优化的球面透镜 &\$~  
Ev>P|kV&A  
13K|=6si  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 3}kG ]#  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 1=z6m7@'-  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 u%sfHGrH  
Ci(c`1av  
IC6r?  
oF
L7dL  
6. 参数：非球面透镜 DA_}pS"  
34<k)0sO  
gJBw6'Z  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 /^hc8X  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 jT=fq'RK  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 Xb2.t^ ]f  
TY;%nT  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 _|VF^\i  
%Hu?syo  
ex6QHUQ  
F4DJM
L-(  
,{2= nb[  
7. 结果：非球面透镜 QERj`/
g  
;u;_\k<qK  
9%Qlg4~<s  
 生成期望的高帽光束形状。 H/}W_ h^^  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 F4PWL|1  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 V@o#" gZ  
(lg~}Jwq  
ftxy]NLF  
EslHml#  
; ,n}>iTE  
8. 总结 of8 >xvE|  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 unc8WXW  
M$s9  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 s"5wnp6pW  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 GB4^4Ajx  
:!yPR  
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。 "7J38Ej\  
-% \LW1  
扩展阅读 ,!dVhG#  
J p)I9k,Ez  
扩展阅读 mJZB@m u?  
 开始视频 V3(8?Fz.  
-     光路图介绍 q.VZP  
 该应用示例相关文件： MY'T%_id  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 I%l2_hs0V  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 ~S\,