[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) Mkadl<  
应用示例简述 ;u: }rA)  
1. 系统细节 dCH(N_  
 光源 j!<RY>u
 
— 高斯激光束 })}-K7v1+  
 组件 G!IJ#|D:~  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 H"> }yD  
— 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 *S4*FH;8  
 探测器 ,b8q$R~\  
— 视觉感知的仿真 [Lo}_v&  
— 高帽，转换效率，信噪比 ~2*8pb 4  
 建模/设计
L1E\^)  
— 场追迹： c/E6}OWA  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 0UT2sM$  
6?c(ueiL[  
2. 系统说明
qjp<_aw  
.4wp  
xN#. Pm~  
Wc)f:]7  
3. 建模&设计结果 oLp:Z=  
u)fmXoQ  
不同真实傅里叶透镜的结果： @rVBL<!o,  
-3T
6ck  
0BTLIV$d;  
4!dN^;Cb  
4. 总结 3#ua  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 -*EK-j  
}Ik{tUS$  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 \'40u|f  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 v+|N7  
Mb(aI!;A  
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。 z_p/.kQ'5  
NwdA@"YQ|  
应用示例详细内容 w(9.{zF|vQ  
uFT&r|  
系统参数 ]S~Z8T-[  
ivbuS-f=r  
1. 该应用实例的内容 f9g#pyH4  
#`mo5  
V4OhdcW{  
b!ZXQn3X<  
WoiK _Ud  
2. 仿真任务 /0mbG!Ac  
NVMhbpX6  
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。 ^V~rS8]gj  
YGObTIGJvf  
3. 参数：准直输入光源 {qCmZn5  
p_jD
nb#  
g(Jzu'  
u9FXZK7  
4. 参数：SLM透射函数 qlSc
[nEk  
|Y!#`  
_e=R[  
5. 由理想系统到实际系统 u4=j!Zb8}  
XnQo0 R.PW  
>'@yq  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 PQsqi;=)  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 D!~-53f@  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。  # a 'h,  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 _gB`;zo  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 ~n84x  
/)xG%J7H  
p IXBJk  
JI}(R4uV  

k|,pj^  
应用示例详细内容 OedL?4  
DA@YjebP'  
仿真&结果 85l 1
 
4?X#d)L(  
1. VirtualLab中SLM的仿真 IBWUeB:b  
Z
g|z\VR  
 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)。 @M?N[LG  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 =/"Of  
 为优化计算加入一个旋转平面 -L6 rXQV@j  
N G1]!Vz5  
T"'"T]^ X  
I-i)D  
2. 参数：双凸球面透镜 SG8H~]CO)  
50(/LV1  
qu8i Jq  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 b1jh2
pG(V  
 由于对称形状，前后焦距一致。 #"6(Q2| l  
 参数是对应波长532nm。 LQ?J r>4  
 透镜材料N-BK7。 +}X?+Epm  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 rB|D^@mG  
"TKf"z
c  
V{fYMgv  
Y2j>lf?8  
%lV&QQa  
YcGSZ0vQ  
3. 结果：双凸球面透镜 ,qpn4`zE~  
d5]9FIj  
0X-u'=Bs  
 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。 <FMW%4   
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 dh%C@n:B  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 tuK"}HepB  
tOwwgf  
}3Pz{{B&+O  
52tIe|KwL  
oDx*}[/  
4. 参数：优化球面透镜 ";9cYoKRY  
}+QgRGQ  
QR'"Zw&q5/  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 J& +s  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 B @UaaWh  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 FgNO#%  
 透镜材料同样为N-BK7。 R*E/E  
4>{q("r,  
PX[taDN  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 1fQvh/2  
XY1NTo.=  
18Vtk"j  
>f19P+  
5. 结果：优化的球面透镜 y)|Q~8r  
xg'z_W  
BkJV{>?_
+  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 ]}8<h5h)  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 jio1#&  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 &m`1lxT  
<m`HK.|~  
A(W%G|+  
sZPPS&KoP3  
6. 参数：非球面透镜 A"\kdxC  
?@(
_GrE-  
Yp./3b VO  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 %U)/>Z  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 WcPDPu~/  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 NUEy0pLw  
~o= Sxaf  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003
kW4/0PD  
IBf&'/ 8\  
Eg5|XV  
={W;8BUV%^  
<G{m=  
7. 结果：非球面透镜 A0cC)bd&  
Zb8Ty~.\P  
/lx
\9S|  
 生成期望的高帽光束形状。 *|Q'?ty(x  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 Y;p _ff  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 j=r`[Bm  
*.ri8  
CVo@zr$  
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>s:YG  
{%9)l,  
8. 总结 v
J7I [Z  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 BP,"vq$'+  
Ps+0qqT*  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ,_r"=>?@  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 rBkLwJ]  
x:88
E78  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 ~_QZiuq&  
M3odyO(  
扩展阅读
7$<.I#x  
dd@^e)VZB  
扩展阅读 1%]|O  
 开始视频 84DneSpHsp  
-     光路图介绍 YxlV2hcX;  
 该应用示例相关文件： a57Y9.H`o  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 fB:9:NX  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 II3)Cz}xRG