[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) 2$b JMx>  
应用示例简述 WDJ rN  
1. 系统细节 "Pl.G[Buc-  
 光源 x}~Z[bx  
— 高斯激光束 3,0b<vfSv  
 组件 [&sabM`Ul  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 H"c2kno9  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 wufQyT`  
 探测器 +zf`_1+)U  
— 视觉感知的仿真 /h 4rW>8D2  
— 高帽，转换效率，信噪比 yp]z@SYA@  
 建模/设计 Q})&c.L  
— 场追迹： .UYhj8  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 e)$a;6  
%wco)2  
2. 系统说明 z\-/R9E/5-  
:A+}fBIN  
afE8Kqa:H  
M_h8{  
3. 建模&设计结果 7c83g2|%   
%awr3h>$  
不同真实傅里叶透镜的结果： 70{B/ ($  
vr4{|5M  
d^8n  
hjz`0AS  
4. 总结 YB.@zL0.(  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 X/h|;C*9  
;Irn{O  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ]IH1_?HgP7  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 C(vQR~_  
fo~>y  
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。 ~9#'s'  
DDj:(I?,w  
应用示例详细内容  v>s,*  
EUW>8kw0  
系统参数 0,B"p  
Bm 4$  
1. 该应用实例的内容 u/ri {neP{  
X|C=Q   
yp
)D"w4@  
K{:[0oIHc  
Js^(mRv=  
2. 仿真任务 %<`sDO6Q
?  
!6hV|2aJy  
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。 JAy-N bb
\  
DGg1T
UE  
3. 参数：准直输入光源 ^%0^DN  
TW}].A_-  
ZC`VuCg2O  
S~)_=4Z  
4. 参数：SLM透射函数 9CAu0N5<  
6{I6'+K~  
! F<::fN  
5. 由理想系统到实际系统 "\u<\CL  
Awr(}){  
s1tkiX{>  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ^$]iUb{\  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ab`9MJc;  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 DVf}='en8  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 /qFY$vj  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 n2|@Hz_  
xVRxKM5 {  
t{,e{oZx  
<[$a7l i  
y9k'jEZ"oh  
应用示例详细内容 Wiw~oXo  
lMcO2006L  
仿真&结果 4q.yp0E  
Tp.:2[  
1. VirtualLab中SLM的仿真 q=*bcDu  
{R"mvB`  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 D5:|CMQ  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 Xka+1c  
 为优化计算加入一个旋转平面 "H=N>=g0E  
F6}YM|  
9W,%[  
) I(9qt>Y  
2. 参数：双凸球面透镜 JJ'f\f9  
9|Ylv:sR  
uG/'9C6Z  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 bYqv)_8  
 由于对称形状，前后焦距一致。 \.>7w 1p  
 参数是对应波长532nm。 *IIA"tC  
 透镜材料N-BK7。 QO>';ul5  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ?9>wG7cps7  
*rB@[(/  
{&L^|X  
C6Cr+TScH  
`P
<#kt  
ia-ht>F*;  
3. 结果：双凸球面透镜 'z{
|#zd9  
eI-SWwmv/u  
(F9e.QyWb  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 ,*YmXR-"  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 vif)g6,  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 u~>G8y)k9O  
L=fy!R  
s0:M'wA  
y#8 W1%{x  
F1BXu@~e(  
4. 参数：优化球面透镜 Z>3m-:-e  
<P
/odpmc  
B/o8r
4[80  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 ,k*%=
TF7N  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 f~/hsp~Hp  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ijvDFyN>  
 透镜材料同样为N-BK7。 =vvd)og  
EUVD)+it  
|QMmF"0  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 oI'& &Bt  
o!U(=:*b  
g$zGiqzMK  
l)~U8  
5. 结果：优化的球面透镜 bfm+!9=9S  
Ryh 0r  
:U=3*f.{  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。
qL`yaU  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 ww[|| =  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 fM|s,'Q1x  
A?$-Uqb"  
!3\$XK]5ZT  
[@JK|50|K  
6. 参数：非球面透镜 d{t@+}0.u  
{QaO\{J=  
nC!]@lA  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 /GM!3%'=  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 #:P$a%V  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 Km!ACA&s6  
|yz o|%]3  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 f6Lc"b3s1  
"'@D\e}  
N
~fE&@-  
GB<.kOGQ[  
q5JQx**g  
7. 结果：非球面透镜 </@5>hx/  
u[PG/ploc  
9v;HE{>  
 生成期望的高帽光束形状。 $Dx*[.M3>  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 [Cf
ZE  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 eThFRU3 F  
&BNlMF  
pZl

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6 C O5:\  
ao=e{R)  
8. 总结 nw,.I [  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 0l& '`  
" DLIx}  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 EJMd[hMhe  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 (aC=,5
N  
bvrXz-j  
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。 kX`m( N$  
;%(sbA  
扩展阅读 9N{?J"ido  
q }>3NCh  
扩展阅读 =$^90Q,Z;  
 开始视频 _b>{:H&\  
-     光路图介绍 WagL8BpLx  
 该应用示例相关文件： HeO&p@  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 n7G`b'  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 3c7i8b$