[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) 'Rfvr7G/?  
应用示例简述 RCt)qh+  
1. 系统细节 DT&[W<oN  
 光源 "xdJ9Z-B  
— 高斯激光束 4~a0   
 组件 (2@b ,w^  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 v\Y;)/!  
— 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 Pi?*rr5WZ  
 探测器 y_"GMw  
— 视觉感知的仿真 6,G^iv6H  
— 高帽，转换效率，信噪比 <YL\E v/[  
 建模/设计 Kw'Dzz%kN  
— 场追迹： T GMHo{]  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 {CH\TmSz  
^J>28Q\S  
2. 系统说明 nVG\*#*]|  
kSNVI-Wzu  
?l,i(I  
[v-?MS  
3. 建模&设计结果 }sy3M
rb  
fJv0 B*  
不同真实傅里叶透镜的结果： (I.uQP~H  
C>68$wd>  
J=K3S9:n]g  
v,>F0ofJ  
4. 总结 qw87B!D  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 C`mXEX5  
0'97af  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 &s/aJgJhp  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 SATZ!  
RAE|eTnna  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 6lT'%ho}B  
W\f7fVU  
应用示例详细内容 lYw A5|+  
NkO$ M  
系统参数 ^ioTd  
g8k
w|BgnL  
1. 该应用实例的内容 !.t'3~dUf$  
5!nZvv  
[RpFC4W  
`MTOe1  
D'nV &m  
2. 仿真任务 tW=0AtZl]  
r)j#Skh].  
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。 l3g6y9;  
Jy|Mfl%d  
3. 参数：准直输入光源 KktTR`W  
#-lk=>  
%7|qnh6  
?tA-`\E  
4. 参数：SLM透射函数 &H4UVI  
jB1\L<P  
Ej34^*m9k  
5. 由理想系统到实际系统 )d.7xY7!  
Cn`% *w  
3:;%@4f  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 VR:b1XWX  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 g<lX Xj2  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 d?{2A84S  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 b5)>h  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 / 9;Pbxn  
50R+D0^mh  
^#t<ILUa  
J2cNwhZ  
11-uJVO~*  
应用示例详细内容 #&5\1Qu  
<%Rr-,  
仿真&结果 Y zvtxX*  
R;.WOies4  
1. VirtualLab中SLM的仿真 oaXD^H\  
2mT+@G  
 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)。 7r;A wa  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 plIx""a^h  
 为优化计算加入一个旋转平面 AdYQhF##  
}N|/
b"j9  
>5gzo6j/  
X'F$K!o*,:  
2. 参数：双凸球面透镜 'Hia6<m3  
V9bLm,DtT  
YOoP]0'L  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 0zxeA+U  
 由于对称形状，前后焦距一致。 [*<&]^  
 参数是对应波长532nm。 $G}Q}f  
 透镜材料N-BK7。 Dm^kuTIG  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 "O 'I  
+]zP $5_e  
6qDD_:F  
%jf gncW  
.WPqK>79|  
sg2C_]i,H  
3. 结果：双凸球面透镜 iTvCkb48m  
\* #4  
=>J#_Pprn  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 )5v .9N6v  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 /W>"G1)  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ]z%9Q8q'  
TDGzXJf[  
?yb{DZ46  
:F\f}G3  
OY#_0p)i  
4. 参数：优化球面透镜 ,m8*uCf  
u5ygbCm  
`!8Z"xD  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 /{va<CL  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 rY= #^S  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 J"MJVMo$T  
 透镜材料同样为N-BK7。 d!:SoZ  
a40BisrD~6  
2Qj)@&zKe#  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 "U.=A7r  
CQ[-Cp7  
Y5CE#&  
AlxS?f2w  
5. 结果：优化的球面透镜 {@%(0d{n}  
pAuwSn#i  
sCl,]g0{  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 t@n (a  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 <k6xScy$}  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 +GS=zNw#  
xn8B|axB  
R2`g?5v  
S/;
Y4o  
6. 参数：非球面透镜 gi>_>zStv  
Q^rW^d  
E}=NZqOB!  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 #^ #i]{g  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 )M 0O=Cl1  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 yFo5pKF.J  
PEIr-qs%D  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 B
aAb4{  
1_C6
KS  
j.}V~Sp*  
"r"An"  
$"{3i8$3mT  
7. 结果：非球面透镜 cx(F,?SbS  
ooSd6;'  
E|  
 生成期望的高帽光束形状。 mU$7_7V~  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 MlE~gCD  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 MA#!<b('  
3+5\xRq  
:q<%wLs  
2kq@*}ys  
KBe {  
8. 总结 eE%yo3  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ueBoSZRWX  
x{V>(d'p  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 wR4u}gb#q  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 'LLx$y.Ei[  
2z# @:Q  
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。 L.[uMuUa  
*AR<DXEL  
扩展阅读 KocXSh U  
Sr 4 7u{n  
扩展阅读 bnu0*Zg>  
 开始视频 (1j$*?iGA  
-     光路图介绍 G3^]Wwu  
 该应用示例相关文件： mm<iT59  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 u>6/_^iq  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 kGV`Q