[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) J8@+)hn  
应用示例简述 s(s_v ?k  
1. 系统细节 *Sbc 8Y  
 光源 CN-4FI)1D9  
— 高斯激光束 ;[g~h |{6  
 组件 &`>dY /Y  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 2v4&'C  
— 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 XgKYL<k?S  
 探测器 'cIFbjJ
 
— 视觉感知的仿真 tpeMq-  
— 高帽，转换效率，信噪比 )PkGT~3I  
 建模/设计 8Jp?@qt=$  
— 场追迹： -
)bu&  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 zH~g5xgh  
[{T/2IGq  
2. 系统说明 6 W$m,3Dg  
[5M!'  
K7(GdKZe  
X.q#ZpK  
3. 建模&设计结果 eUgKwu;  
m{lS-DlRg  
不同真实傅里叶透镜的结果： *l0i}"T^_  
)^)|b5,  
HC>k/Gk"  
Hb^ovc0   
4. 总结 G"vEtNoV  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 qe0ZM-C_  
}y*rO(cu7G  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 jt9@aN.mJN  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 #\z"k<{*  
{w99~?  
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。 $"=0{H.?  
dGR #l)  
应用示例详细内容 :ZM=P3QZ  
5y~B/.YY  
系统参数 ty9(mtH+  
=A"z.KfV  
1. 该应用实例的内容 BT5~MYBl  
|B),N f|a  
oT}Sh4Wt.  

zfGr1;  
~@D!E/
hZx  
2. 仿真任务 O0mQHpi:  
OnE~0+  
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。 y#lg)nB  
cn_*,\}  
3. 参数：准直输入光源 FvBnmYnW  
h&bs`  
v(jZ[{x@  
L7.LFWq$S  
4. 参数：SLM透射函数 <L3ig%#B  
twPD'X!r  
6wy
h
L-{:  
5. 由理想系统到实际系统 k)fLJ9R  
(G{2ec:?  
NX<Q}3cC  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 Vvl8P|x.<  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 qNbgN{4  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 FOX0  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 Ng1[y4R}  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 d1d:5b  
LO,k'gg<  
)7N$lY<
 
Xm.["&  
[\ppKC  
应用示例详细内容 (_~Dyvo  
=Xb:.  
仿真&结果 N*>&XJ#  
p{rzP,Pb&  
1. VirtualLab中SLM的仿真 DGx<Nys@B  
A4VVy~sd  
 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)。 LGC3"z\=  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 'C1yqkIa`  
 为优化计算加入一个旋转平面 eP|hxqM&9  
At8^yF   
G%fNGQwT  
(0bX
sfe  
2. 参数：双凸球面透镜 e&XJK*Wf   
0Y ld!L  
!X/O1PM|  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 n'Z5rXg  
 由于对称形状，前后焦距一致。 ( ESmP  
 参数是对应波长532nm。 14rX:z  
 透镜材料N-BK7。 17;qJ_T)  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 gS^Y?  
o_%gFV[q  
Y\7/`ty  
.&c!k1kH  
V%!my[b  
CKRnkTTiV  
3. 结果：双凸球面透镜 WzO[-csy  
-VRKQNT  
WEB enGQ  
 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。 "Bbd[ZI8  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 wg 6
 
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 AG<TY<nqL  
1jQlwT(:  
bjGQ04da  
Y^J/jA0\B  
E,:E u<  
4. 参数：优化球面透镜 3D"?|rd~  
Ri
M!LX  
3k?|-js  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 \{M/Do:  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ]k.'~Syz  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 cu$i8$?t  
 透镜材料同样为N-BK7。 `z!?
!"=  
9q f=P3  
LuW^Ga"E  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 1q;r4$n  
B#;0{  
d<B=p&~  
M-+=t8  
5. 结果：优化的球面透镜 #sp8 !8|y  
9\D0mjn=l  
{oc7Chv=/H  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 @jevY81)  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 2w? 5vSv  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 \Zms  
~`Xu6+1o  
2k3yf_N  
TdH~sz  
6. 参数：非球面透镜 4Z<  
\H5{[ZUn  
T hLR<\  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 PFnq:G^L  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 s.G6?1VXlY  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 f.y~Sew  
K+s xO/}h  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 w_eUU)z  
|;6l1]hk6  
!u=,bfyH  
z("Fy  
vswBK-w(Z  
7. 结果：非球面透镜 2DbM48\E  
xg2 
&  
bP,_H  
 生成期望的高帽光束形状。 E
)7ODRVbl  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 :},/D*v  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 F"M$ "rC]  
nmrYBw>  
,dIo\Lm
 
N$SJK  
v/B:n   
8. 总结 {<3>^ o|"  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 v
lsS  
DfQD!}=  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ]\t+zF>&Y  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 XUyoZl?  
U\Hd?&`9gz  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 xz$S5tgDQK  
p-t*?p C  
扩展阅读 NJglONO  
|ozlaj  
扩展阅读 Z/ypWoV(  
 开始视频 ].eY]o}=  
-     光路图介绍 9w! G  
 该应用示例相关文件： `b{.K,  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 HKdR?HM1  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 @GiR~bKZ