[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)
\)M5o  
应用示例简述 "rX=G=  
1. 系统细节 TdKl`"Iy  
 光源 a|nlmH"l  
— 高斯激光束 tMAa$XrZj  
 组件 =oQzL
 
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 >t D-kzN  
— 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 'R,d?ikY  
 探测器 !5B9:p~-  
— 视觉感知的仿真 2M&4]d  
— 高帽，转换效率，信噪比 xZ@Y`2A':  
 建模/设计 A^K,[8VX  
— 场追迹： :/~vaCZ  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 vhL&az  
"~V}MPt  
2. 系统说明 \
^#1~Kx  
{Y0I A97,  
';ZJuJ.  
mSj
[t 
  
3. 建模&设计结果 mKsj7  
}MIH{CMH  
不同真实傅里叶透镜的结果： '|d (<.[  
3Aj_,&X.@(  
%x927I>  
|iwTzlt*#  
4. 总结 b]JN23IS2  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 %I.{umU  
wP8R=T  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 5t<]|-i!  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 i*^K)SI8  
:mJM=FeJ  
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。 xc/|#TC8?  
+%<Jr<~W  
应用示例详细内容 'I<j`)4`d  
1|nB\xgu  
系统参数 [e}]K:  
6AwnmGL(;;  
1. 该应用实例的内容 }cPV_^{  
A0]o/IBz
 
Dw#&x/G  
:9`1bZ?a  
N|~&Q!A&  
2. 仿真任务 (mD]}{>  
<+$S{Z.  
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。 .lFSFJ??  
b>7ts_b  
3. 参数：准直输入光源 s{,e^T  
..T(9]h  
?hmb"^vlG  
Kulg84<AwM  
4. 参数：SLM透射函数  \1MDCP9:  
M[{Cy[ta  
YHA[PF   
5. 由理想系统到实际系统 QVH_B+ Q  
lC4By,1*  
wMUnZHd{|  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 9F+bWo_m  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 AFFLnLA<L  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 E+)Go-rS(  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 ye%F <:O7  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 b910Z?B^L  
|pgkl`  
%OtW\T=u  
OL'=a|g|c  
etoE$2c  
应用示例详细内容 LC7LO  
bS'r}  
仿真&结果 o{he)r6)_  
II8nz[s  
1. VirtualLab中SLM的仿真 ]]Z,Qu#<-  
xS}H483h6W  
 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)。 s z\RmX  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 _tk5?9Ykn  
 为优化计算加入一个旋转平面 K7.<,E"M.  
PsgzDhRv  
#'8PFw\zw  
j VZi_de  
2. 参数：双凸球面透镜 U.aa iX7  
:#/bA&  
&~%@QC/  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 )ziQ=k6d6  
 由于对称形状，前后焦距一致。 zK 2wLX  
 参数是对应波长532nm。 ;Kf|a}m-  
 透镜材料N-BK7。 LU{Z  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 wuzz%9;@B  
FJLJ;]`7+  
-T?IkL)  
!Ia"pNDf  
qX(%Wn;n  
$3TTHS o  
3. 结果：双凸球面透镜 vb- 
.^l  
32iI :u  
.=yus[,~  
 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。 L:M9|/  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 xp&!Cl>C3\  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 
>bN~p  
\.c )^QQ  
F}]_/cY7B  
U!/nD~A  
$3'+V_CZ3  
4. 参数：优化球面透镜 @q/1m~t  
Qu,k  
pV6HQ:y1  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 5}xni  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 0Qp'}_  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 o#xg:m_py  
 透镜材料同样为N-BK7。 }4]<P  
io{H$ x(  
&fW=5'  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 @$P!
#z  
L~{Vt~H9"  
6I.mc  
Mlw9#H6  
5. 结果：优化的球面透镜 oqba:y;AR  
9r nk\`E  
RQCQGa^cP  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 +n[wkgFd  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 3DAGW"F  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 `b")Bx|  
+MZO%4  
=>0M3 Qh{  
5u_4lNJ&  
6. 参数：非球面透镜 Ig3(|{R  
@JEmybu  
KV
M@//:{  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 iM|"H..  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 n&m?Bu
G  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 rm=~^eB  
$U1kP?pR  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 7~ese+\smG  
k!/_/^{  
]cqZ!4?_  
zI&4k..4  
:"P hkR  
7. 结果：非球面透镜 I?Jii8|W9  
};m7FO  
pR6A#DgB  
 生成期望的高帽光束形状。 bepYe
T  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 4@]xn  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 [du>ff  
X;6r$   
boF4d'g"  
sRyw\v-=P  
8gtCY~m  
8. 总结 "
56?/ jF  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 qi SEnRG.  
\8*,&ak%  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 8<-oJs_o+  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 9U<)_E<y  
?gR\A8:8  
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。 nE,gQHw  

(Cl`+ V  
扩展阅读 ]EM)_:tRf  
 6I cM:x  
扩展阅读 ]PzTl {]  
 开始视频 I4<{
R  
-     光路图介绍 L_gsG|xX  
 该应用示例相关文件： /y](mu"!  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 T]nR=uK6LL  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 5{ 4"JO3