[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) Q%d1n*;+  
应用示例简述 i-5,*0e6m  
1. 系统细节 #eJ<fU6Da  
 光源 uh2_Rzln  
— 高斯激光束 kV5)3%?  
 组件 ,#&7+e!]>P  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 5~:/%+F0=  
— 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 Px \cT  
 探测器 (?JdiY/  
— 视觉感知的仿真 pWJEFm  
— 高帽，转换效率，信噪比 M~|7gK.m1  
 建模/设计 ZcyGLg0I  
— 场追迹： p&]V!O  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 8j3Y&m4^  
,bdjk(  
2. 系统说明 xLOQu.  
flFdoEV.U)  
+?m.uY(  
OVe0{} j  
3. 建模&设计结果 u YT$$'
S  
}shxEsq  
不同真实傅里叶透镜的结果： l&qCgw  
R( FQ+h  
Dpw*m.f  
Cg]),S  
4. 总结 }P fAf  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 _J W|3q  
I

_u/  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 "W(Ae="60  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 S\&3t}_  
!#O[RS  
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。 ~:bdS 4w  
'"\M`G  
应用示例详细内容 M]/aW  
|9c~kTjK  
系统参数 $%cc[[/U  

qVE0[ve  
1. 该应用实例的内容 `!HD. E[2c  
NEri{qxm  
G!r)N0?_f  
f;zNNx< ;  
"}fweCBgo  
2. 仿真任务 tZ9i/=S  
"/i$_vl  
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。 U-u?oU-.'  
gtA34iw  
3. 参数：准直输入光源 1" cv5U  
uD&B{c+a  
=xI'|%  
k*hl"oL"X  
4. 参数：SLM透射函数 #l
P8/-s^  
LJ(WU)CPc  
Z,38eQpM  
5. 由理想系统到实际系统 U@mznf* J  
x 6`!  
*n? 1C"l  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 yS\&2"o  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 XZM3zlg*  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 YzI;
)  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 `R[ZY!=+  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 U4pIRa)S  
.z`70ot?  
@%R<3!3v  
;[sW\Ou  
/8h=6"  
应用示例详细内容 ssi7)0  
"n!yK
  
仿真&结果 cqNK`3:.j  
(8JU!lin  
1. VirtualLab中SLM的仿真 +tqErh?Al  
FLqN3D=yQ  
 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)。 pSw/QO9  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 AC) M2;  
 为优化计算加入一个旋转平面 q!5:M\  
I#M3cI!X?  
dw bR,K  
@LKQ-<dZG  
2. 参数：双凸球面透镜 yLX $SR  
EiW|+@1  
R2~Tr$:  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 4]y)YNQ(  
 由于对称形状，前后焦距一致。 @!#e\tx  
 参数是对应波长532nm。 #&&T1;z"#  
 透镜材料N-BK7。 Ma[EgG  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 p~qe/  
B[t^u\Fk  
N4!`iS Y  
0mY Y:?v  
@c3xUK  
'YNaLZ20  
3. 结果：双凸球面透镜 a:h<M^n049  
*gbK :*_J  
>gk_klLh  
 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。 :gh[BeqQ)  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 e3?=
1ZB  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ETe4I`d{  
y>^^.  
Ey46JO"  
d8j1L/e  
_kj]vbG^;  
4. 参数：优化球面透镜 >H2`4]4]  
T~TP  
}h5i
Tc  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 ~C.*Vc?|  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 @;Ttdwg#J  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 'rD6MY  
 透镜材料同样为N-BK7。 O !L`0 =%c  
+L(amq;S  
+eM${JyXH  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 )ZJvx%@i  
kNEEu!G  
*Gbhk8}V'  
-Mt
5< s  
5. 结果：优化的球面透镜 RgE`Hr  
24mdhT|  
?9b9{c'an  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 'Wonz<{'  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 2ej7Ql_@c  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 'Ts:.  
BT$p~XB  
5Wt){rG0Z  
.J"N}  
6. 参数：非球面透镜 {|+Y;V`  
IUcL*  
iHK~?qd}  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 Nkdv'e\  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 CT|+?  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 30Q p^)K  
!Brtao"m  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 =P-&dN  
INZVe(z  
,g`%+s7u  
T5BZD +Ta  
S)rZE*~2  
7. 结果：非球面透镜 bQAznd0  
PJnC  
?0tg}0|  
 生成期望的高帽光束形状。 .p`4>XA  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 %B3~t>  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 g(DD8;]w<  
B*7kX&Uq  
|Lq8cA)|y  
prBLNZp  
l?Y^3x}j  
8. 总结 j)1yv.  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 wN2+3LY{  
+Qs]8*^?;  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 1C[9}}  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 2pS<;k`  
)n/%P4l  
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。 #%"q0"  
aM^iDJ$>  
扩展阅读 3JoY
-  
ZTC>Ufu2!  
扩展阅读 z*Sm5i&)_q  
 开始视频 gjF5~ `  
-     光路图介绍 Er~17$b  
 该应用示例相关文件： XGlt^<`  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 Iw1Y?Qia  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 ^}3^|
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