[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) 8MW-JZ  
应用示例简述 q%bFR[p<*  
1. 系统细节 x_8sV?F  
 光源 l %zbx"%x  
— 高斯激光束 <%^WZ:c  
 组件 V!*1F1  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 |H8C4^1Rq  
— 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 b!MN QGs  
 探测器 d8 ~%(I9  
— 视觉感知的仿真 GLub5GrxR  
— 高帽，转换效率，信噪比 zGme}z;1@  
 建模/设计 YG?4DF  
— 场追迹： bCTN^  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 LIJ#nb  
e6
J>qwD?  
2. 系统说明 V*?QZ;hCP  
z+M{zr  
nIlx?(=pu  
[Ous|a[)o  
3. 建模&设计结果 ADxje%!1O  
e7n0=U0  
不同真实傅里叶透镜的结果： wYFkGih  
g<DXJ7o  
<7T}b95  
7uUq+dp  
4. 总结 O.Te"=^"F  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 g"!cO^GkT  
TXd6o=  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 EAr;  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 {[bpvK  
F&CvqPI  
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。 K)1Lg?j  
npytb*[|c  
应用示例详细内容 fGH
)Fgo`  
<tO@dI$~>  
系统参数 9%R"(X)  
fwx^?/5j  
1. 该应用实例的内容 r.u\qPT&  

| h"$  
2!9W:I7  
vG)B}`M  
[".94(qs  
2. 仿真任务 ut]&3f''  
}U9dzU14  
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。 f]sR4mhO  
$t6t 6<M)  
3. 参数：准直输入光源 SMd[*9l [  
n0K+/}m  
]m&Ss  
t\2-7Ohj6  
4. 参数：SLM透射函数 03iy[~Y2  
,'<N
yA><  
^G5fs'd  
5. 由理想系统到实际系统 5&A' +]  
2w~Vb0  
x~IrqdmW  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 [P6A$HC<  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 _BgWy#  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 W?N+7_%'  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 *Br }U  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 s/3sOb}sA  
q)@;8Z=_c  
Gw6Odj  
.W9 *-  
1 K^-tms  
应用示例详细内容 -nD}k  
=_6 Q26  
仿真&结果 9qzHy}A  
[H$kVQC  
1. VirtualLab中SLM的仿真 ': Ek3'L  
3fE0cVG*  
 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)。 juu"V]Q1  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ;_ 1Rk&o!  
 为优化计算加入一个旋转平面 VsL*&Fk  
\|4F?Y  
ignOF  
3UQBIrQ  
2. 参数：双凸球面透镜 ljg6uz1v%  
<h~uGBS"  
I;<__  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 l r~>!O  
 由于对称形状，前后焦距一致。 'Vhnio;qC  
 参数是对应波长532nm。 ]g%HU%R-m  
 透镜材料N-BK7。 rc`Il{~k  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 x6\^dVR}  
^|!\IzDp  
E1A5<^t  
Hg\H>Z  
h
y~KY6Ta  
IG%x(\V-e  
3. 结果：双凸球面透镜 f7%g=0.F  
mEb`ET|  
h,/3}  
 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。 ,[_)BM  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 F"tM?V.|  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ?f5||^7  
6hFs{P7  
hig t(u  
UU#$Kt*frR  
,yfJjV*I  
4. 参数：优化球面透镜 5a&gdqg]  
\pI ,6$'  
N>@.(f&w  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 1P BnGQYM  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 20Rm|CNH?  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 n@oSLo`k,`  
 透镜材料同样为N-BK7。 ,M\/[_:  
+~;#!I@Di  
6iEA._y  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 v=IcVHuf  
$7Tj<;TV  
;~}!P7z  
|c2;`T#`o  
5. 结果：优化的球面透镜 +:J:S"G  
b#S-u }1PE  
g(F2IpUm/  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 v1
NFz>Hx  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 8nSw7:z  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 AUaupNN  
U71A#OD^U  
A.!3{pAb  
,nw5 M.D_  
6. 参数：非球面透镜 <.@w%rvG  
ggHl{cl)  
1fh6A`c  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。
f
a/p  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 HDhG1B"NL  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 %1i *Y*wg  
S.owVMQ  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 r+MqjdXG  
(j}ed
RUnB  
d^|r#"o[  
H|cxy?iJ  
uF T5Z  
7. 结果：非球面透镜 ksqb& ux6  
!j0iLYo(*  
,0n=*o@W  
 生成期望的高帽光束形状。 x=1Sbs w{  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ^Ov+n1,)  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 qh wl  
j<vU[J+gx~  
dQAo~]B  
wV{VV?h}  
Q,\S3>1n  
8. 总结 PE+{<[n  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ~rbJtz  
sO&eV68 [  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 jTok1k  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 i#Fe`Z ~J  
l37l| xp~  
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)f/ww)Q  
%U&ztvR0C  
扩展阅读 JjQTD-^  
&_Gu'A({J  
扩展阅读 
I8:G:s:  
 开始视频 zXeBUbVi  
-     光路图介绍 "(E%JAwZ^W  
 该应用示例相关文件： I,?!NzB  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ?)"v~vs  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 `b[@GGv