[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) ]w;t0Bk  
应用示例简述 gL&w:_  
1. 系统细节 Cy6!?Mik  
 光源 /4pYhJ8S  
— 高斯激光束 _rIo @v  
 组件 I5l%X{u"N  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 85Yi2+8f4  
— 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 BF gxa#De  
 探测器 U!o  
— 视觉感知的仿真 !h7:rv/  
— 高帽，转换效率，信噪比 TsoxS/MI"  
 建模/设计 yGt[Qvx#  
— 场追迹： [|eIax xR,  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 zc;kNkV#1Y  
36+/MvIT  
2. 系统说明 EHn!ZrQgh  
__$;Z  
^[m-PS(
 
dO1
m  
3. 建模&设计结果 uchQv]VB  
(n?f016*%d  
不同真实傅里叶透镜的结果： ]oSx]R>{f  
H@wjZ;R  
U9b[t  
S>
(xx"Ia  
4. 总结 T$2A2gb`  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 DGCvH)Q  
5!Y\STn  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 1z&"V}y  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 JB'tc!!*  
O]hUOc`k  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 (EWGX |QA  
O^-QqCZE  
应用示例详细内容 ?r&~(<^z  
(VN'1a (  
系统参数 t/O^7)%  
T|S-?X,  
1. 该应用实例的内容 7ixG{yu  
n5A|Zjk;  
v}t{*P  
F3!@|/<w  
dS 4/spNq  
2. 仿真任务 k}<H  
i{$P.i/&  
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。 -nC&t
~sD  
@Nh}^D >j  
3. 参数：准直输入光源 ]O:8o<0  
bIBF2m4  
Jf7H;ZM<  
Y)]VlV!`  
4. 参数：SLM透射函数 W9c&"T9JT  
^J7q,tvbJ  
m ne)c[Qn  
5. 由理想系统到实际系统 EmUn&p%hI  
&glh >9:G  
w]T_%mdk  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 jA:'P~`Hj  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 m)<+?Bv y  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 <eSg%6z  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 %4x0^<k~  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 GR*sk#{  
g]z k`R5  
oupWzjo  
o!+'<IQ'  
3)=ix. wW  
应用示例详细内容 O_2o/  
58#nYt  
仿真&结果 P6>C+T1  
ke W7pN?  
1. VirtualLab中SLM的仿真 ]-#/wC[$l=  
sXP
va@8_  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 lj&\F|-i  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 |;Jt* _  
 为优化计算加入一个旋转平面 Q/Z>w+zh#  
y7#+VF`xf  
RfvvX$  
'Bt!X^  
2. 参数：双凸球面透镜 oaq,4
FT  
A~E S{Zkh  
M8Bp-_  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 VK*H1EH1  
 由于对称形状，前后焦距一致。 (HeSL),1  
 参数是对应波长532nm。 m!<FlEkN  
 透镜材料N-BK7。 ?rt[ aK  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 v4rO 0y=C  
~0-)S@  
0)K~pV0aT  
 n9&fH  
yG~Vvpv  
%K\B)HR
 
3. 结果：双凸球面透镜 oM@%2M_O(  
X_Lt{mf  
a|t{1]^w`  
 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。 c1_Z
i  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 4n(w{W>  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 jYAm}_?No  
jb/C\2U4)  
d<=!*#q;o  
3My}u>  
.sj/Lw}  
4. 参数：优化球面透镜 NzhWGr_x'  
5'{QMnfB  
V{>;Z vj1R  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 nZNS}|6  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 gxI/MD~!>  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ia /#`#.  
 透镜材料同样为N-BK7。 oTb42a_j{  
HtE^7i*_  
a ge8I$*`@  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003  C.uv
0  
.pl,uj
v  
{s6#h#U  
u0?TMy.%  
5. 结果：优化的球面透镜 %O[1yZh \  
dn42'(p@G  
Q-G8Fo%#,E  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 2|RxowXZ"  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 Eoo[H2=^H  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 ,_7m<(/f  
5mudww`  
_m a;b<I/<  
K!>3`[:I"  
6. 参数：非球面透镜  +
+8 Xi1  
8QKu  
m\ qR myO  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 f<<$!]\  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 p!T
ac%D+k  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ojj T  
e+2lus,u6t  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 :=q9ay  
hO
Ig7=v  
T I ZkN6  
<0l:B;
3  
wt_ae|hv  
7. 结果：非球面透镜 \0qFOjVj  
vj#m#1\f  
= K`]cEL  
 生成期望的高帽光束形状。 Fghan.F  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 G[zysxd  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 xAn|OSe  
%md9ou`  
b3GTsX\2|  
NY[48H  
.Z17X_  
8. 总结 P=9sP:[f6  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 K TE*Du  
4d
SAGLpp  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 `I|Y7GoUO  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 +}-cvM/*  
qX[C%  
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。 73nmDZO|  
bX%4[BKP  
扩展阅读 %a-
fxV[  
'@QK<!%,  
扩展阅读 EScy!p\*  
 开始视频 yN
#]Q}4  
-     光路图介绍 1_n5:  
 该应用示例相关文件： 4tapQgj24  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 \/y&l\ k)  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 8Tc:TaL