[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) kg]6q T;Y  
应用示例简述 P\7*ql`  
1. 系统细节 KHML!f=mu  
 光源 @/.# /  
— 高斯激光束 UrizZ5a  
 组件 !HDb{f  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ]u|v7}I4  
— 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 6MT (k:  
 探测器 LUMbRrD-  
— 视觉感知的仿真 B-rE8\  
— 高帽，转换效率，信噪比 3y}E*QE  
 建模/设计 7z4k5d<^_  
— 场追迹： pY"WW0p"C  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ca_mift  
iQgg[ )  
2. 系统说明 ][$I~nRf  
4=([v;fc  
2F:qaz  
CLrX!JV>  
3. 建模&设计结果 #{q.s[g*+1  
.C% 28fH  
不同真实傅里叶透镜的结果： \sAaVdZJH(  
o%t4WQ|bj  
\0b}Z#'0  
oZvG Kf
 
4. 总结 ,
/{e%J  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 v745FIy<  
t>\sP   
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 xak)YOLRV  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 X/~uF9a'<  
<=*
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。 t@qf/1  
1D*=ZkA)  
应用示例详细内容 LORcf1X/  
Z10Vx2B  
系统参数 8z#Qp(he  
z%wh|q  
1. 该应用实例的内容 4nsJZo#S/  
~5N}P>4*  
U g"W6`  
M|*YeVs9#  
]3_b3@k  
2. 仿真任务 8q[; 0  
MUrPr  
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。 =fcg4h5(  
:>1nkm&Eg  
3. 参数：准直输入光源 j7~FR{:j  
gg/`{  
!T`oHs  
1F@j?)(  
4. 参数：SLM透射函数 R/+$ :  
>pv.,cj  
.{V"Gn9!  
5. 由理想系统到实际系统 XnyN*}8  
G4)~p!TSQ  
za_b jE  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 "n%s>@$  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 IO\4dU)  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 <u64)8'  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 JusU5 e|  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 YZol4q|ic  
/{^k8 Q  
ORExI.<`W  
n Nt28n@  
<Riz!(G  
应用示例详细内容 EgjJywNhd2  
WMB%?30  
仿真&结果 uz8LF47@:-  
40t xZFQ0  
1. VirtualLab中SLM的仿真 en<~_|J  
:"%/u9<A  
 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)。 -YA,Stc-  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 n:5M E*  
 为优化计算加入一个旋转平面 3Ua?^2l  
#<*Vc6pC  
+,76|oMsQ%  
lzEynMO+  
2. 参数：双凸球面透镜 M8/a laoT  
}v ZOPTP  
QN:v4,$d  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 n7Ao.b%uk-  
 由于对称形状，前后焦距一致。 51|ky-
  
 参数是对应波长532nm。 #Bd]M#J17a  
 透镜材料N-BK7。 QNNURf\[(  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 Lljn\5!r<  
p* >z:=  
:`bC3Mr  
aO'#!k*R  
}p)K6!J0  
:{7+[LcH7  
3. 结果：双凸球面透镜 .biq)Le  
')m!48  
<Ky-3:pxeM  
 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。 zggnDkC5  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 t-\+t<;
 
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 4E$MhP  
wI.aV>  
/5@YZ?|#2  
]eL# bJ  
%8'8XDq^8  
4. 参数：优化球面透镜 - x  
+,Eam6g{  
v3-/ [-XB:  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 DH(<{ #u  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 t>j_C{X1(  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 _#8hg
wf>  
 透镜材料同样为N-BK7。 2b"*~O;  
78&|^sq  
z0 "DbZ;d  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 8D*7{Q  
l]*RiK2AC  
)x.%P
UA  
n Bu!2c  
5. 结果：优化的球面透镜 f|d~=\0y  
+3v)@18B1  
u$nzpw0=H  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 y=3 dGOFB  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 _7c3=f83  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 p Cz6[*kC  
^z?b6kTC  
e(c\U}&  
i5e10@Q{  
6. 参数：非球面透镜 @r"\bBi  
h]4xS?6O  
%|-N{>wKy  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 9CDei~  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ipSMmpB  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 "[)G{VzT  
'HA{6v,y  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 bWe2z~dP  
SB6
2(#YR  
BQu |qrq  
.LzA'q1+z  
U8_{MY-9}  
7. 结果：非球面透镜 rOJ>lPs  
4]d^L>  
DE(XSzX  
 生成期望的高帽光束形状。 >AJ/!{jD*  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 R7::f\I   
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 DB vM.'b$  
bWFa{W5!  
Ob0sB@  
Cfi{%,em  
2yN!yIPR  
8. 总结 fc#9e9R  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 85<k'>~L  
{*xE+ |  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 /}:{(Go  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 *D]:{#C*  
7oZ:/6_>  
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。 {yn,u)@r9S  
:
jiEn y  
扩展阅读 0=ws)@[I  
FXCBX:LnvU  
扩展阅读 u8f\)m  
 开始视频 *>m[ZJd%=  
-     光路图介绍 J;4x$BI  
 该应用示例相关文件： WjVBz   
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 Qz(D1>5I?  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 mWviWHK