[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) 41TB  
应用示例简述 A2"xCJ0`  
1. 系统细节 FBcF  
 光源 _ QM  
— 高斯激光束 EhybaRy;C  
 组件 0PnW|N0  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 gH0B[w ]  
— 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 8E Y<^:  
 探测器 h tn2`  
— 视觉感知的仿真 Tf"DpA!_  
— 高帽，转换效率，信噪比 L&'0d$Tg8  
 建模/设计 0n,5"B  
— 场追迹： ys;e2xekg  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 K0\a+6kh  
%1]2+_6  
2. 系统说明 O`dob&C  
Co19^g*  
88U4I  
GD'C^\EaZ  
3. 建模&设计结果 ]T(O;y*m   
vmOXB#7W  
不同真实傅里叶透镜的结果： G6eC.vU]j  
Ik1,?A
 
4T9hT~cT7  
fwAN9zs  
4. 总结 ),\>'{~5&  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Oyq<y~}  
S53%*7K.  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 n/8Kb.Vf  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 '{cN~A2b4  
Bw*z4qb{yH  
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。 2ZtqZ64i  
W'XMC"  
应用示例详细内容 \MtiLaI"  
e|Sg?ocR  
系统参数 <\^X,,WtO  
|k/;
.  
1. 该应用实例的内容 kFM'?L&  
cT0utR
&  
g@Ni!U"_c  
;$&-c/]F#  
YF>t{|  
2. 仿真任务 ;6b#I$-J-  
faO8 &  
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。 HB`pK'gz  
c(#`z!FB  
3. 参数：准直输入光源 }aNiO85  
;@d%<yMf@  
6>=>Yj  
4nl>&A
V  
4. 参数：SLM透射函数 E;
4Ns  
@IiT8B  
M2@q
{RiS  
5. 由理想系统到实际系统 &vMH AZd  
Ix"c<1I  
jm-0]ugY&`  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 Jl]]nOBQ/  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 t^C
T^z  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 @>9
p2u)=  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 5GJ0EZ'X  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 R^B2J+O  
ImV54
h'  
=H,cwSE+%  
Ar<OP'C  
K%pmE?%,8  
应用示例详细内容 qz0v1057#  
.897Z|$VB  
仿真&结果 0X0D8H(7Q  
:x
{Q  
1. VirtualLab中SLM的仿真 4{vd6T}V!  
+1)C&:  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 f0D Ch]  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 40#KcbMa|  
 为优化计算加入一个旋转平面 <Y#R]gf1  
7
@lXN8_f  
kQ#eWk J,  
__ mtZ{  
2. 参数：双凸球面透镜 sRZ:9de+  
N6J$z\ P  
4
]B3C\ v  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 5pok%g  
 由于对称形状，前后焦距一致。 *b)b#p  
 参数是对应波长532nm。 R82Y&s;  
 透镜材料N-BK7。 pt4xUu{  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 *cf"l  
vfv5ex(  
r6$=|Yto  
%7d"()L  
20moX7L  
7k\7G=  
3. 结果：双凸球面透镜 U2AGH2emw  
!X8UP{J)L  
RE.@ +A  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 zOE6;c81  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 A$F;fCV*  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 _#4,&bh8  
KNg5Ptk  
=CVT8(N*  
J:lwq@u  
Dgm%Ng  
4. 参数：优化球面透镜 9(l'xuX  
pHvE`s"Ea  
-7O/ed+  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 d*>k ]X@G  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 2`I;f/Sd  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 +lT]s#Fif  
 透镜材料同样为N-BK7。 ^d9
raYE`'  
S<_pGz$V  
1QJ$yr  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ~yi&wbTjM  
|+:ZO5FaO  
Gx!RaZ1  
5 WppV3;  
5. 结果：优化的球面透镜 ]R{"=H'  
Rdg0WT*;j  
H ZLOn  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 D&r8V;G[[  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 ~|9LWp_  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 zsXH{atY  
YhT1P fl  
zzQH@D1  
)t0b$<%  
6. 参数：非球面透镜 QiweM?-  
ijqdZ+  
^R7zLHU;  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 :UcS$M1LE  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 mF}k}0  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 D:ugP,  
B^(rUR  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Kg`x9._2  
I
VzA>Vd  
jN}7BbX  
87(^P3;@  
un^IQMIh  
7. 结果：非球面透镜 -fx88  
]XGn2U\  
4D8yb|o  
 生成期望的高帽光束形状。 DsW`V~T  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 V&oT':%q  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 c;rp@_ULG?  
0bxvM  
`VFl|o#H  
f5GR#3-h(  
z{3%Hq  
8. 总结 pd>a6 lI`  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 :_\!t45  
q&$
0i   
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 wwcwYPeg  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 .&Pe7`.BE  
To8v#.i  
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。 v~2XGm  
:z} _y&]  
扩展阅读 ,q@(L  
) .-(-6=R  
扩展阅读 Omh&)|Iql  
 开始视频
!bV(VRbu  
-     光路图介绍 vx5o k1UY  
 该应用示例相关文件： `{|}LFS>  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 _ K+V?-=  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 0"<;You