[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) ^B~z .F i  
应用示例简述 uqPagt<  
1. 系统细节 0t?:  
 光源 7*]O]6rP  
— 高斯激光束 _!kL7qJ"  
 组件 m[,! orq  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 h
l?G_%a  
— 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 Zo}wzY~x>I  
 探测器 ,-#8/9ts  
— 视觉感知的仿真 >8+:{NW  
— 高帽，转换效率，信噪比 q-O=Em<*  
 建模/设计 ju`x   
— 场追迹： a,IE;5kG  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 PJLSDIeN  
Zoh[tO  
2. 系统说明 Vr0-evwfo  
> !k  
,cD(s(6+  
>.N?y@  
3. 建模&设计结果 =b2/g[  
5%j !SVW  
不同真实傅里叶透镜的结果： #-kG\}  
`Et)@{iP  
Kf#9-.}?  
fF37P8Ir  
4. 总结 wB~Ag$~  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 'H-: >'k  
\zCT""'i  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。
tb#. Y  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 zLdi  
," ~ew ,  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 =Is.T  
9q;n@q:29  
应用示例详细内容 hOjy$Z  

-@f5d  
系统参数 /pni_-l*  
X8aNl"x  
1. 该应用实例的内容 F@ lJk|*_  
|%.V{vgP7  
,;9byb  
v?Q&06PMRc  
U
{Xg#UN  
2. 仿真任务 U1!6%x  
$6Z@0H@X  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 `) s]T.-  
0w[#`  
3. 参数：准直输入光源 rkOLTi[$  
c+P.o.k;  
=z`GC1]bL  
V*HkFT  
4. 参数：SLM透射函数 T@0\z1,~S  
MBZ/Pzl~  
R]hilb'a  
5. 由理想系统到实际系统 jt9fcw  
$A"C1)d;  
\=3V]7\&  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。  vU(2[  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 X}Heaqn  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 'o41)p  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 1#BMc%  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 ^]_[dqd  
znm3b8ns  
08*bYJu  
q5<'pi   
|/rms`
YQ  
应用示例详细内容 -'ff0l  
'*K}$+l  
仿真&结果 iK&s_}i:  
CHxu%-g  
1. VirtualLab中SLM的仿真 
M:&g5y&  
R0|dKKzS  
 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)。 ?Ybgzb  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 <7-Qn(m,  
 为优化计算加入一个旋转平面 oT9dMhx8  
[Aqy%mbG  
,ru2C_LQ  
1
nHQ)od  
2. 参数：双凸球面透镜 'vbrzI5m  
@ Gxnrh6  
PtP{_9%Dz  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 Ll4/P[7:?  
 由于对称形状，前后焦距一致。 J@$h'YUF  
 参数是对应波长532nm。 jhU'UAn  
 透镜材料N-BK7。 <UI^~Azc#  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 1>5l(zK!9  
:zN{>,sC  
%+BiN)R*x  
;h|zNx0  
`cu W^/c  
ddR*&.Y!a  
3. 结果：双凸球面透镜 ~cC=DeX  
B4fMD]  
W@"s~I6  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 V5ve  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 _[J @w.l(  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 {w/{)BnPG  
Yz"B  
0^l)9zE  
H[H+s!)"  
Q7V*~{  
4. 参数：优化球面透镜 : T` Ni  
"$@>n(w  
32#|BBY  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 Vr%>'XN>"  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 4gyC?#Ed
e  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 R;XG2  
 透镜材料同样为N-BK7。 )1E[CIaXK  
~f:y^`+Q[  
T;?=,'u  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 0j@nOj(3  
3mmp5 d  
H@-txO1`::  
i
!AFXVX  
5. 结果：优化的球面透镜 Dm^Bk?#(  
h\]D:S  
$9~6M*  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 U"SH fI:  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 3vcKK;qCB  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 S9cAw5E(yN  
 gAFu  
nu=yE$BN{  
-}
_X'h&"  
6. 参数：非球面透镜 "xr=:[n[  
!PAuMj)P  
qwf97pg$  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 dq6|m }g{  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 v|]1x2191  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 %1\MW+  
`<cnb!]  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 JI)@h 4b  
V?yTJJ21X  
Z30r|Ufh  
ff{L=uj  
e-@.+f2CC  
7. 结果：非球面透镜 vJ&g3ky  
@2X{e7+D  
Tgf\f%,h  
 生成期望的高帽光束形状。 0Z11V9Jk  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 L\GjG&Y5  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 [9-&Lq_ g  
@Yu=65h  
vq?aFX9F  
D#8uj=/%  
KscugX*x  
8. 总结 &/\Q6$a  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 U8||)+  
$2><4~T;|A  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 1:.I0x!  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 bF"1M#u:
 
i 6DcLE  
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。 G
\PFh&  
K{vn[}  
扩展阅读 l`mNOQ@}'  
3hD
\6,@  
扩展阅读 :(?F(Q^  
 开始视频 P {0iEA|k  
-     光路图介绍 'ZiTjv]  
 该应用示例相关文件： R=co2 5  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 zP`&X:8  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 DwNEqHi