[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) ~t2"L|i  
应用示例简述 < ~CY?  
1. 系统细节 /g*_d
H)=  
 光源 H@zZ[  
— 高斯激光束 g qORE/[  
 组件 c8]%,26.  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 [E<A/_z  
— 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 4e\wC  
 探测器 Ow1+zltgj-  
— 视觉感知的仿真 @G#`uoD  
— 高帽，转换效率，信噪比 +KExK2=  
 建模/设计 ?nu<)~r53  
— 场追迹： 8hy1yt6t4~  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 D->E&#  
JcP<@bb>B  
2. 系统说明 M@q)\UQ'  
N1g;e?T':  
>op/<?<  
n&]J-^Tx  
3. 建模&设计结果 =&-.]|t  
@o@SU"[?_  
不同真实傅里叶透镜的结果： q4@+Pi)  
NI:OL  
-KbO[b\V  
( Ygy%O%  
4. 总结 ;>>:7rdYt  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 O*/Utl  
.'+JA:3R  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Yx. t+a-  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 R(y`dQy<K  
tIBEja^l  
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^.Z&7+E`_  
Cu$`-b^y  
应用示例详细内容 N8r+Q
%ov  
Z^mIGy}  
系统参数 |%X_<Cpk  
vcy+p]6KE-  
1. 该应用实例的内容 <;b  
gi@&Mr)fS  
WV|9d}5  
yYk?K<ou  
o'P
[uB/  
2. 仿真任务 XxB%  
8BS$6Pa  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 \q-["W34  
+C`vO5\0  
3. 参数：准直输入光源 Y'6P ~C;v  
ONcS
,oHW  
j\.pS^+  
JKXIxw>q  
4. 参数：SLM透射函数 sh<JB`^$(?  
ER]C;DYX  
=o"sBVj  
5. 由理想系统到实际系统 y(K:,CI  
#eI`l`}  
5=MM^$QG  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 2)^T[zHe  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 aJNsJIY+  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 uTrGb:^  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 ^&c|z35F  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 OHF:
E44k  
y3V47J2o  
EX3;|z@5;  
IP1{gMG  
R&R{I/;i*.  
应用示例详细内容 G!ryW4  
CBx5:}t  
仿真&结果 UB;~Rf(.  
Zf\It<zT5  
1. VirtualLab中SLM的仿真 9VTE?,  
oP<E)  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 2-wvL&pi)  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 5Ul=Nv]  
 为优化计算加入一个旋转平面 f=MR.\  
TlBu3z'P  
"l09Ae'V  
J&b&*3   
2. 参数：双凸球面透镜 xF9PjnWF=  
+Mh9Jf  
+@oo8io  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 &]'<M  
 由于对称形状，前后焦距一致。 Sh5SOYLz  
 参数是对应波长532nm。 flfE~_  
 透镜材料N-BK7。 )N&v.w  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 {I_I$x_  
^Ul*
Nm  
[+$o`0q;N?  
Wr;?t!  
<wt9K2,  
+4p gPv  
3. 结果：双凸球面透镜 d`+cNKf  
_9zydtw  
]+0I8eerd  
 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。 TBqJ.a  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 cvf#^Cu   
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 M}6? |ir  
4mzWNr>fb  
9Lxj ]W2^  
x-{awP  
>;@hA*<  
4. 参数：优化球面透镜 (PCv4:`g  
^t\AB)(8  
nK9A=H'Hc  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 S}*%l)vfR  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 #G ZGk?  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 "&/&v  
 透镜材料同样为N-BK7。 nMHs5'_y  
d6k`=Hlg  
Ea*Jl<  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 6,|)%~VUm  
&Qdd\h#  
BqKh&m  
\Y
BY"J  
5. 结果：优化的球面透镜 8^N"D7{mO  
4RqOg1  
u
U]4)Hp  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 v2Bks2  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 &H{KXX"X  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 obE_`u l#  
8V(#S:G35  
}0Q6iHX@  
n300kp
v  
6. 参数：非球面透镜 ,Mwj`fgh
 
$fY4amX6Z  
RSY{I
Y  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。  :RW0<  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 @`ttyI^1f  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 %G$KahxV>  
U>^-Db
]  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 (k..ll p~  
Z\y@rp\l  
f&Bu_r  
toEmIa~o6  
d\V\,%&.  
7. 结果：非球面透镜 `1
KZ
14K  
,g$N  
KPUc+`cN%  
 生成期望的高帽光束形状。 h2Z Gh  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 4PEJ}BW  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 KutR l$,
 
C/+8lA6NV  
jv]:`$}G\  
mYN|)QVKy  
fV_(P_C  
8. 总结 G~e`O,
+  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Ng,#d`Br  
*"Ipu"G5?  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ?zNv7Bj  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 9\i,3:Qc  
!G#3jh:kiY  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 8_ns^6XK5p  
('xu2 ;<  
扩展阅读 v>$GVCY  
q"A(l  
扩展阅读 g0^%X9s  
 开始视频 2`l$uEI3oJ  
-     光路图介绍 ^m{kn8  
 该应用示例相关文件： L;'+O u  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 5_nkN`x  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 +MeEy{;