[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) V9:Jz Q=?`  
应用示例简述 {r>iUgg  
1. 系统细节 =tS#t+2S  
 光源 :HiAjaA1pg  
— 高斯激光束 QKB*N)%6  
 组件 % S vfY{  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 iZ( U
]  
— 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 -s6k't  
 探测器 7{JIHY+  
— 视觉感知的仿真 o)]mJb~XG-  
— 高帽，转换效率，信噪比 `m")v0n3  
 建模/设计 ]I^b&N  
— 场追迹： `uh+d  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 oE.59dx  
yQz6K6p  
2. 系统说明 `k;MGs)&  
}N0$DqP  
AY x*Ngn  
\9!hg(-F  
3. 建模&设计结果 N|5fkx<d^  
[C^&iLX/F*  
不同真实傅里叶透镜的结果： ks|c'XQb  
Rp0`%}2 o  
`
EdZ  
"tF#]iQQ u  
4. 总结 5._1G| 3  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 J`[v u4  
FQh8(^(  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Z#NEa.]  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 n@te.,?A"  
T B(K&3_D  
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。 `i5\(cdl  
 -]. a0  
应用示例详细内容 Y a/+|mv  
`k.0d`3(  
系统参数 UFzC8  
/6{P ?)]pE  
1. 该应用实例的内容 : *8t,f~s^  
<ebC]2j8cK  
,CxIA^  
@#QaaR;4  
fNk0&M  
2. 仿真任务 f2iA5 rCV]  
:*I='M9B  
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。 aoHAB<.C  
snicVzvA  
3. 参数：准直输入光源 OK" fFv  
rbl7-xhC7
 
_Kwp8_kTr  
]|_UpP8EP  
4. 参数：SLM透射函数 ],-(YPiAD  
i4}+n^oSYo  
)]tf|Mbu  
5. 由理想系统到实际系统 A}4 ",  
J{U 171  
;DgQ8"f  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 po@Agyg5  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 Y !%2vOt  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 z7_h$v  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 'm^]X3y*  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 }eAV8LU  
0[ZB^  
#b9V&/ln  
(Xl+Zi>\{  
| Di7,$c  
应用示例详细内容 cV4]Y(9  
1t/mq?z:  
仿真&结果 `-w,6  
MxDqp;  
1. VirtualLab中SLM的仿真 L/?jtF:o  
{X
10,  
 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)。 jG`,k*eUrJ  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 a0&L,7mu<'  
 为优化计算加入一个旋转平面 $ftxid8  
4Opf[3]  
]E$bK  
*?pnTQs^  
2. 参数：双凸球面透镜 cD t|v~  
9]vy#a#  
g(C/J9J  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ?c
<uN~fC=  
 由于对称形状，前后焦距一致。 (#BOcx5J]  
 参数是对应波长532nm。 w<u@L  
 透镜材料N-BK7。 Qp9QSyMs}  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 BtrMv6  
<+UJgB A-  
uD\rmO{  
=I0J1Ob  
w7c0jIf{  
i9Eh1A3Y  
3. 结果：双凸球面透镜 hkOFPt&  
d&lT/S  

;`h$xB(  
 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。 4Uhh]/  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 C;?<WtH  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 8 ,W*)Q  
TBZhL  
7 lSR  
m.FN ttkM  
N;a'`l  
4. 参数：优化球面透镜 @&x'.2[nv  
nRyx2\Py+  
mU]pK5  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 $Wu|4]o>9  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ZH<qidpR  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 FX!Qd&kl1  
 透镜材料同样为N-BK7。 BOD!0CR5  
{55f{5y3 c  
m%nRHT0KAf  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 x*p'm[Tdtm  
b2H-D!YO^  
>)HKruSW.  
MEu{'[C  
5. 结果：优化的球面透镜 :`>tCYy;  
FNs$k=*8  
"
ZL_  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 G#~U\QlG-  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 3 }3C*w+  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 C~WWuju'  
b4f3ef  
??P%.  
IBUFXzl  
6. 参数：非球面透镜 >2F9Tz,3  
#ro$$I;  
nvA7eTO6C  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 &Xc=PQ:I  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 I%b5a`7  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 2.^CIJc  
x|gYxZ  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 2PSkLS&IM  
v(6[z)A0  
~
pHuh#>  
=q>lP+  
"$P/ek  
7. 结果：非球面透镜 E@6gTx*  
|)br-?2  
F8#MI G   
 生成期望的高帽光束形状。 1]Cdfj6@  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 D2J)qCK1)  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 7H|0.  
G`/4n@  
 6@"E*-z$  
AAqfp/DC  
=nO:R,U  
8. 总结 H?FiZy*[Y  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ?2R!n"m-d  
t1~k+  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 | O9b  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 \y6Y}Cv  
aHb&+/HZ  
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。 b~B'FD  
s>1\bio*I  
扩展阅读 eA{A3.f"Hz  
RCi8{~rIvS  
扩展阅读 5j\Kej  
 开始视频 |onLJY7)  
-     光路图介绍 {:=W) 37U  
 该应用示例相关文件： w `+.F;}s  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 4.Fh4Y:$'  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 \t`VqJLyu