[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) XCDSmZ  
应用示例简述 |h}B{D  
1. 系统细节 }g`Gh|
C  
 光源 !z"N
v1!~|  
— 高斯激光束 mN;+TN'?{  
 组件 [C1 LT2a  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 e}A&
V+  
— 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 $X*mdji  
 探测器 f/}  
— 视觉感知的仿真 wW:7y>z)  
— 高帽，转换效率，信噪比 '0|o`qoLzA  
 建模/设计 Cq>6rn  
— 场追迹： fXO_g  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 z8HsYf(!  
V<8K@/n@  
2. 系统说明 xCWz\-;  
y4@gGC=  
8eluO ?p  
=m7H)z)i*J  
3. 建模&设计结果 B5ea(j  
DAdYg0efex  
不同真实傅里叶透镜的结果： -DP*q3  
?}}qu'N:N  
!:WW  
!Xj#@e  
4. 总结 i|]7(z#OyI  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 5t\HJ`C1Z  
#)s!}X^  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Z) Wnow  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 TBCp L]QT  
2Il8f  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 tx"LeZZ  
VO=!8Yx[  
应用示例详细内容 b9~A-Z  
[:h5}  
系统参数 h7]EB!D\A  
wpXgPVZT  
1. 该应用实例的内容  fRB5U'  
C!+I>J{4f  
P(,?#+]-  
{u"8[@@./  
A#rh@8h+  
2. 仿真任务 |A\a4f'G  
LlHa5]E@6  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 =dZHYO^
Cv  
Es!Q8.  
3. 参数：准直输入光源 vDFGd-S  
tF7hFL5f  
j+rG7z){K  
ml6u1+v5  
4. 参数：SLM透射函数 k7@t{Cu0D&  
d%_OT0Ei  
_,haD)1g~  
5. 由理想系统到实际系统 (UL4+ta  
[;A[.&6  
:nA.j"@  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 !4(zp;WY^  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 =-"c*^$]  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 dY(;]sxFr  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 .fAv*pUzU  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 aC%&U4OS  
T/pqSmVpM  
`d\r;cE%lm  
e}hmS1>H  
c!#:E`  
应用示例详细内容 +s++7<C  
8|6 4R:  
仿真&结果 1oiRWRe  
M|,mr~rRG  
1. VirtualLab中SLM的仿真 <\ `$Jx#  
:9|\Z|S(I  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 mN|r)4{`  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 piy`zc-yu  
 为优化计算加入一个旋转平面 g[H',)A)  
oGa^/:6L  
:,B7-kBw  
-=`#fDvBn  
2. 参数：双凸球面透镜 T4)fOu3]  
zCv"]%  
S35~Cp  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 \xv;sl$f  
 由于对称形状，前后焦距一致。 4_A0rveP  
 参数是对应波长532nm。 
XI<L;  
 透镜材料N-BK7。 8[vc?+>&  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 3ZEB  
f>`dF?^6  
>-8cU_m7s  
aJ Z"D8C  
V!v:]E  
b~=0[Rv  
3. 结果：双凸球面透镜 d.UQW yLG  
kQ1w5mCh  
\K`L3*cBKK  
 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。 js iSg/  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 eET&pP3Rp  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ^=>Tk$ _2  
ljTBvU  
|L2SFB?d=  
mKrh[nA  
xvl3vAN9  
4. 参数：优化球面透镜 MZ+^-@X  
Xtt?]  
(e(:P~Ry  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 P3$Q&^?  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 Mmpfto%i  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 9mA{K   
 透镜材料同样为N-BK7。 'AN>`\mR$  
!;?+>R)h  
cufH?Xg<  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 M5gWD==uP  
S<'[%ihx  
`tP7ncky  
X}+>!%W!}  
5. 结果：优化的球面透镜 /c uLc^(X  
:oJ=iB'Zc  
lOtDqb&  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 *G* k6.9W!  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 D$t k<{)oB  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 vZ.x{
"n'~  
phM>.y_  
ep)>X@t  
,l<6GB2\  
6. 参数：非球面透镜 B95B|tU>.  
")d`dj\o  
0`^&9nR  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 z^T`x_mF  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 Q~Hy%M%R3  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 (1#J%  
:j
+ ZI3@  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 sBcPq SMby  
?Y@N`S  
iyg*Xbmi~.  
y&V@^"`  
=3L;Z[^9  
7. 结果：非球面透镜 ]*AR,0N&  
?#fu.YE\  
zG(\+4GE!  
 生成期望的高帽光束形状。 1fpQLaT  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 EM[WK+9>I{  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 8uWa=C)  
=>_\fNy  
lhqg$lb  
abyo4i5T  
#`)(e JF  
8. 总结  iKT[=c  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 O6
LS(5j2  
7eAX*Kgt<_  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Eea*s'  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 sVOyT*GY  
)r jiY%F$  
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。 ]x(!&y:h  
'h,VR=e<  
扩展阅读 EwvoQ$#jv  
c}2jmwq  
扩展阅读 ]GW]dM  
 开始视频 2Eu`u!jhx  
-     光路图介绍 $w`=z<2yo1  
 该应用示例相关文件： bcE._9@@  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 gcl5jB5)>  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 =Jyu4j *}