[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) *5z"Xy3J  
应用示例简述 EHH+)mlo  
1. 系统细节 t2hI^J0y  
 光源 l|L ]==M  
— 高斯激光束 Sej(jJX1  
 组件 qk_YFR?R  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 LA4,o@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 uZXG"  
 探测器 P.W@5:sD  
— 视觉感知的仿真 w\%AR1,rs  
— 高帽，转换效率，信噪比 M d.^r5r  
 建模/设计 %'&_Po
\  
— 场追迹： J|@kF!6  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 |wkUnn4UB8  
2'-o'z<  
2. 系统说明 Jl
-:@[;  
cIQe^C  
I!u fw\[  
It8s#oq8  
3. 建模&设计结果 LPS]TG\  
O)D+u@RhH  
不同真实傅里叶透镜的结果： -:|t^RM;FT  
HImQ.y!B  
H|s,;1#  
!~-@p?kW/  
4. 总结 Ry`Y +  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 u iR[V~  
gT#hF]c:  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 1JY3c M  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 '"]QAj?N  
|*JMCI@Mz  
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。 {(_>A\zi  
dw3H9(-lp  
应用示例详细内容 _KAg1Ww  
8Uoqj=5F  
系统参数 P$Fq62;}r4  
gh<2i\})'  
1. 该应用实例的内容 W3y9>]{x^  
&b=OT%D~FU  
QR
z5eGpW  
A ^X1  
`FRd
o  
2. 仿真任务 x]pZcx9  
6GsB*hW  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 H57wzG{xG  
Xr]<v%,C  
3. 参数：准直输入光源 gmdA1$c  
,`U'q|b  
ANlzF&K  
j)Y68fKK  
4. 参数：SLM透射函数 2W6t0MgZ  
)5Ofr-Y  
zTW)SX_O  
5. 由理想系统到实际系统 68nBc~iAm  
@0fiui_  
_)-y&  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 %^}|HG*i??  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 7qEc9S@
 
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 Km!~zG7<  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 Y%#r&de  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 b =R9@!  
P"<,@Mn  
YTV|]xpR  
#jT=;G7f2  
pXl*`[0X#  
应用示例详细内容 (laVmU?I7  
\>)#cEX5  
仿真&结果 `l}+BI`4  
{7d\du&G  
1. VirtualLab中SLM的仿真 (x/xqDpmBS  
/tu\q  
 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)。 z0xw0M+X  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 [Q:mLc  
 为优化计算加入一个旋转平面 Oi,:
q&  
#mW#K  
f<Xi/(  
D0 ,t,,L  
2. 参数：双凸球面透镜 "XWO#,Ue  
'-vzQd@y  
%-#rzeaW  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 3mH(@-OA  
 由于对称形状，前后焦距一致。 UCI !>G  
 参数是对应波长532nm。 +JPHQx'W  
 透镜材料N-BK7。 _>(qQ-Px  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 2PG= T/  
M}qrF~   
cB|Rj}40v  
),&tF_z:  
OE5JA8/H  
?/FCq6o  
3. 结果：双凸球面透镜 GCv*a[8?n  
31`Eq*Y)4  
9
5b65f  
 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。 kC=h[<'  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 dc%0~Nz  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 QRAw#  
Is#w=s}2  
*k<{nj@y  
&b!|Y  
yvt :/X  
4. 参数：优化球面透镜 }e4#Mx  
tP0!TkTo9  
{B)-+0 6  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 6*%E4#4  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 =`fz#Mfd  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 @;g|styh^  
 透镜材料同样为N-BK7。 VZEDBZ x*  
|!\5nix3A>  
H3Sfz'  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Olltu"u  
*?s"~XVs  
^>tqg^  
8|H^u6+yz  
5. 结果：优化的球面透镜 :%kJ9zW  
dBM> ;S;v  
U!Eo*?LU$  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 m5KAKpCR,  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 {>8u/  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 hH*/[|z  
4j VFzO%.  
#SIIhpjA(  
:+$/B N:iO  
6. 参数：非球面透镜 ns`njx}C  
xa$p,_W:'  
-A)XYz  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 'c&S%Ra[3G  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 s7G!4en  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ~
Lf>/w  
NI33lp$V  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 '?j,oRz^T  
 v+qHH8  
Az4a|.  
R4q)FXW29  
ED=P 6u  
7. 结果：非球面透镜 |8s45g>  
&HIG776  
?TEdGe\*  
 生成期望的高帽光束形状。 i\94e{uty[  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 #(f- cK  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 l>iE1`iL<  
<[w>Mbqj_  
Kta7xtu  
#5/.n.X"  
OF/DI)j3  
8. 总结 z4iZE*ZS  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 iqh"sx{5bp  
M<VZISu)dy  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ~LufHbr  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 b0a
blVk  
|6y(7Ha  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 +tSfx  
HDV$y=oHh  
扩展阅读 cBz_L"5vr[  
_7qGo7bpN  
扩展阅读 'H.,S_v1x  
 开始视频 l d
@B  
-     光路图介绍 "5@k\?x"  
 该应用示例相关文件： V-.Nc#  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 b am*&E%0K  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 WEVV2BJ