[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) a2'si}'3  
应用示例简述 $KmhG1*s  
1. 系统细节 c"|4'#S  
 光源 ai3wSUYJi  
— 高斯激光束 &Z.zem?n  
 组件 #@i1jZ  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 lY.{v]
i }  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 ySS kw7  
 探测器 ?`,Rkg0fe  
— 视觉感知的仿真 Cwb}$=p'  
— 高帽，转换效率，信噪比 Vb _W&Nwd  
 建模/设计 #o(c=  
— 场追迹： ^lt;K{  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 L\CufAN  
m(CbMu  
2. 系统说明 3I" <\M4x  
hC nqe  
<0P7NC:Ci  
NoR=:Q 9e  
3. 建模&设计结果 &s+F+8"P+  
l$>))cW!  
不同真实傅里叶透镜的结果： p+t79F.js  
f|U J%}$v;  
|JR;E
$  
2l8TX#K  
4. 总结 &fIx2ZM[  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 nB8JdM2h{  
T|/B}srm  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 na%DF@Rt#  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 u
B`H9  
K|OowM4tv  
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。 viLK\>>  
U1.w%b,  
应用示例详细内容 K F:W:8  
TB8a#bK4  
系统参数 ranlbxp2l  
Z7Y+rP[l  
1. 该应用实例的内容 _YT9zG  
[i  ]  
A3!xYG=+  
WgV'T#*  
x}c%8dO#J  
2. 仿真任务 a2z1/Nh  
09r0Rb  
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。 SviGLv;oR  
;'|Mt)\  
3. 参数：准直输入光源 bR0z$~  
qMA K"%x  
}gfs  
B <CK~ybY  
4. 参数：SLM透射函数 ]Zj6W9]m  
nVK`H@5fw  
z.xOT;t  
5. 由理想系统到实际系统 GOzV#  
=$^<@-;  
'u%;5;%2  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 <21@jdu3n,  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 uPp9
UW  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 2f=7`1RCD  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 f"w
m]Q59  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 1\~-No  
9T#JlV  
p?#c
n   
.2si[:_(p  
C8J3^?7E  
应用示例详细内容 us:V\V  
dp&bcR&#)  
仿真&结果 itp$c|{  
H=f'nm]dQ  
1. VirtualLab中SLM的仿真 U'Xw'?Uj  
rl<!h5  
 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)。 7n_'2qY  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ub#>kCL9  
 为优化计算加入一个旋转平面 HLPnbI-+  
`2j \(N,  
X5M{No>z  
*>ilT5q  
2. 参数：双凸球面透镜 ?;//%c8,.  
@t;WdbxB%  
w(y#{!%+  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 )RQX1("O  
 由于对称形状，前后焦距一致。 N~w4|q!]  
 参数是对应波长532nm。 gm-m_cB<  
 透镜材料N-BK7。 [qMFLY$  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 -qu
Wnn/  
@_O,0d g  
|&>!"27;w  
z_jTR[dY  
][b2Q>  
pxF<L\L?:  
3. 结果：双凸球面透镜 iTt#%Fs)4M  
nt"8kv  
jv"^_1  
 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。  `#m>3  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ]/_GHG9  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 Fe4QWB6\U  
T}?vp~./   
2WA =U]  
&|:T+LVv$+  
s 4Mi9h_  
4. 参数：优化球面透镜 " -Ie  
K-xmLEu  
X@ljZ  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 Qe~2'Hw#9  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 W[dMf!(  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 Dm3/i|Y  
 透镜材料同样为N-BK7。 bEXm@-ou  
Wgh4DhAW  
%7_c|G1  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 gAx8r-` `  
i>Cxi ZT  
. k6)  
)P{I<TBI;  
5. 结果：优化的球面透镜 UL/|!(s  
m-SP#?3  
HzO6hb{jJO  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 {
(DD~~)D  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 !eoN  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 ^UF]%qqOn  
M!=WBw8Y]a  
,|: a7b]  
brQkVt_)EE  
6. 参数：非球面透镜 ^ExA  
bw@DcT&,  
JlR'w]d M,  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 mErXdb|L  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 seFug  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 X^tVq..0  
@-z#vJ5Qe{  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 M
y:9  
N*PF&MyB  
imx/hz!  
lR!Sdd} -  
I#Q Tmg.  
7. 结果：非球面透镜 )shzJ9G  
1}E`K#  
,w.`(?I/  
 生成期望的高帽光束形状。 h(,SAY_  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 Ozk^B{{o  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 Yx_[vLm  
q8:Z.<%8  
:E|HP#iwu  
PmtBu`OkV  
UarU.~Uqi  
8. 总结 <v?9:}  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 XpzdvR1  
bQ-5uFe~$B  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 5Wj+ey^^w  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 $+IE`(Ckf  
]E66'  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 8Ek<J+&|I  
,jBd3GdlZ  
扩展阅读 w5l:^^zF(  
2,nKbE9*  
扩展阅读 IMY?L  
 开始视频 "C$z)  
-     光路图介绍 .>0e?A4,5?  
 该应用示例相关文件： -ob_]CKtJ~  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 7N^9D H{`  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 Y&xm
y|O#