[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) xw
Si.~.  
应用示例简述 4(nwi[1Y  
1. 系统细节 ^7l+ Ofb3  
 光源 W#Eg\nT  
— 高斯激光束 Ah:d2*SR4  
 组件 X:2)C-l?  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 Yx[B*] 2  
— 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 5do49H_  
 探测器 3sD/4 ?  
— 视觉感知的仿真 eHE?#r16Z  
— 高帽，转换效率，信噪比 &RB{0Q
hx  
 建模/设计 i K,^|Q8  
— 场追迹： |\BxKwS^  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 O= 84ZP%  
i+@t_pxc  
2. 系统说明 qw<~v?{|C  
Fa+#bX7  
5c ($~EFr  
sI<PYi={-6  
3. 建模&设计结果 >xCc#]v&  
Xn6'*u>+;[  
不同真实傅里叶透镜的结果： =wquFA!c  
9f #6Q*/  
H:
 rrY  
$+WMKv@<  
4. 总结 0zc~!r~  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 '*=kt  
kO}QOL4  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 k#"}oI{< 6  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 6 K-jje;)  

/NB;eV?  
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。 #`qP7E w  
AGMrBd|J{  
应用示例详细内容  WfH4*e  
>A.m`w  
系统参数 C^ 1;r9  
5Y#~+Im=[@  
1. 该应用实例的内容 "JpnmE[`  
<sor;;T  
Dssecc'  
Evt&N)l!^  
cr>"LAi  
2. 仿真任务 ,}23  
d: LP8  
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。 ss'`[QhR2  
C@OY)!x!  
3. 参数：准直输入光源 0oPcZ""X]  
f0ME$:2  
(aX6jdvo  
8dCa@r&tz  
4. 参数：SLM透射函数 cIOM}/gqv  
Dl=qss~g+  
~@ML>z7  
5. 由理想系统到实际系统 A5kz(pj  
p -wEPC0  
w<jlE8u  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 D)GD9MJ  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ;To][J  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 J`[He$7)  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 ~O~R,h>  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 ES9|e
o6  
:M9 E  
,#hx%$f}d  
<,huajQs  
Hmv@7$9s\  
应用示例详细内容 a[A*9%a  
sHf.xc  
仿真&结果  I7} o>{  
I1fUV72  
1. VirtualLab中SLM的仿真 s*UO!bHa  
99u9L)  
 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)。 3!2TE-  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 C?fa-i0l^  
 为优化计算加入一个旋转平面 9xM7X?  
D&nVkZP>  
m6YDyQC  
m\;@~o'k  
2. 参数：双凸球面透镜 Fpckb18}(O  
?n9?`8a#  
';Ew-u  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 Gb_y"rx?0  
 由于对称形状，前后焦距一致。 q&0I7OV  
 参数是对应波长532nm。 h?+bW'm  
 透镜材料N-BK7。 " twq#Alx  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 } 0x'm  
WJF#+)P:Y  
D/Hob  
;nZN}&m   
8"KaW2/%  
1@ .Eh8y  
3. 结果：双凸球面透镜 E'wJ+X9 +  
#azD&6`  
$*z>t*{7  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 7<7 /NZ<I  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 0 V3`rK  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 t%Hy#z1W_  
3|9 U`@  
|Y|gT*v  
w;4FN'  
7-`iI(N<  
4. 参数：优化球面透镜 TaTs-]4  
0VBbSn}Z<  
+ht{ARX2(  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 P8=!/L2?  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 |A%Jx__  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 A0`#n|(Ad!  
 透镜材料同样为N-BK7。 YMfjTt@Q  
mOE%:xq9-  
_pe_w{V-b6  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 
w0!4@  
b$k|D)_|  
(S=RFd  
<Zn-P  
5. 结果：优化的球面透镜 M^3pJ=;5  
Uf<hzP  
 mZ^ev;  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 fBRU4q=^T  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 S=.7$PY  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 Ut
hH  
bUBQ  
8dYPn+`  
5}"@$.{i  
6. 参数：非球面透镜 /swNhDQ"o  
]F81N(@:F  
1@L|EFa  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 !=yNj6_f  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 @.SuHd  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 Kfl#78$d  
.,$<waGD  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 \n`)>-  
@ky<5r*JU(  
X cDu&6Dy  
32KL~32Y  
? j8S.d~  
7. 结果：非球面透镜 G3
78,H  
{} gr\  
Yl#|+xYA5[  
 生成期望的高帽光束形状。 (;.wsz&K  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 W$b
QS!7y  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 X:
1&Pdi  
ZI>')T<@j"  
r(Vz(  
cEc_S42Z  
TC$)::C1  
8. 总结 yv2N5IQ>{V  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 aF (L_  
~R!M.gY[rK  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ZgD%*bH*B  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 g{d(4=FM  
d$}z,~sN  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 HZDeQx`*s  
1q7Y,whp  
扩展阅读 ~aZy52H_#.  
Or9"T]z  
扩展阅读 {#o0vWS>  
 开始视频 =]swhF+l-  
-     光路图介绍 *@1(!A  
 该应用示例相关文件： &uMx*TTY  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 "xK#%eJjWd  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 !`h^S)$