[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) NeHx2m+  
应用示例简述 a>U6Ag<  
1. 系统细节 I6+2>CUGo  
 光源
Mal<iNN  
— 高斯激光束 7skljw(  
 组件 PkTfJQP8  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 'qjX$]H  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差  @@Q6TB  
 探测器 wtSvJI~o)  
— 视觉感知的仿真 %MN.O-Lc  
— 高帽，转换效率，信噪比 \SOeTn+  
 建模/设计 sm1;MF]/u  
— 场追迹： 6JSY56v  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 8"x9#kyU<3  
I FsE!oDs4  
2. 系统说明 Y.>kO  
?mMW*ico  
J_PH7Z*=,  
C,"=}z1P  
3. 建模&设计结果 ,
HZYG4,  
p;0 PxL=  
不同真实傅里叶透镜的结果： )\>r-g$  
JdiP>KXV  
*hF^fxLbl  
=p q:m  
4. 总结 :k~dj C  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ox[ .)v  
qp>N^)>
 
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Wwhgo.Wx  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Q4?EZ_O  
n?:2.S.8  
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。 TGf;_)El  
qBYg[K>  
应用示例详细内容 mw4JQ\  
4z_n4=  
系统参数 hsz^rZ  
 <B)   
1. 该应用实例的内容 89Z#|#uM5  
2bLI%gg3  
1[-vD=  
4&{!M _  
KQ{
Lt?S  
2. 仿真任务 fQU{SjG  

Uyk,.*8"  
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。 b9uBdo@o  
u1^\
MVO8
 
3. 参数：准直输入光源 Blk}I  
6{=_718l`  
Xwq]f:@V  
.'j29 6[u  
4. 参数：SLM透射函数 l^W uS|G[  
E(4w5=8TI  
6+3$:?  
5. 由理想系统到实际系统 ubbnFE&PD  
:Fe_,[FR  
{x
{H$f  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 &94W-zh  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 &RO7{,`  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 V_"f|[1  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 pOA!#Aj)  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 ".P){Dep$4  
|4mVT&63(  
,lm=M5b  
H)>sTST(  
vtyx`F f  
应用示例详细内容 h5GU9M  
('hT  
仿真&结果 CU$#0f>  
8(lR!!=q  
1. VirtualLab中SLM的仿真 {@.Vh
]  
"0Q1qZ  
 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)。 x2W#ROfg  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 F!yV8XQ  
 为优化计算加入一个旋转平面 "=A>}q@;H  
=a$Oecg?  
}x:f%Z5h  
~L{l+jK$p  
2. 参数：双凸球面透镜 YGk9b+`  
cb$-6ZE/  
_<*Hv*Zm  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 P@0Y./Ds  
 由于对称形状，前后焦距一致。 I=IjdwbH  
 参数是对应波长532nm。 ;Vu5p#,O<M  
 透镜材料N-BK7。 u0 y 1  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 PsnGXcj  
+Qj(B@i  
)9L/sKz  
lzhqcL"  
)T|L,Lp  
Eu,`7iQ?(  
3. 结果：双凸球面透镜 ,6,]#R :J  
fex,z%}p  
9P WY52!  
 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。 1m@^E:w  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 w>e s  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 MX|H}+\  
DjLL|jF  
rwf^,r"r  
xDLG=A%]z  
o:p *_>&  
4. 参数：优化球面透镜 /4irAG% Oj  
](jFwxU  
yj_4gxJ\  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 tTanW2C  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 1AD]v<M  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 W+=o&V  
 透镜材料同样为N-BK7。 p $`92Be/  
I)SG wt-  
@It>*B yB.  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 p/GVTf  
6'-As=iw  
5:.{oSy7n  
>I"V],d!6  
5. 结果：优化的球面透镜 ~AB*]Us  
p&b5% 4P  
9KuD(EJS  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 tJ0NPI56yP  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 t^tmz PWA  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 yxWO
[ Z  
r'7LR  
&[[K"aM1  
Af(WV>'  
6. 参数：非球面透镜 >QkP7Kb  
98XVa\|tl  
Zu*K-ep"  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 yd_ (?V&;_  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ti@kKz  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 jeUUa-zR3  
mN_Z7n;^eh  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 0Q5^C!K  
<%?#AVU[  
yV_wDeAz  
TFQ!7'xk)  
j]rz]k  
7. 结果：非球面透镜 IH*s8tPc  
cC{"<fYF  
V^s0fWa  
 生成期望的高帽光束形状。 <@v]H@E  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 TI|/u$SJ<Z  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 9LC&6Q5O&  
T1WWK'  
0MF}^"R  
"2ru7Y"  
V~IIYB7  
8. 总结  AnBJ(h  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 b\7iY&.C|  
pKG<Nvgz&  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 @C_KV0i  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ,5 j"ruZ  
B=f,QU  
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。 -e GL)M  
V N{NA+I  
扩展阅读 \c,pEXG  
5Qwh(C^H  
扩展阅读 oPf)be| #  
 开始视频 m7c*)"^  
-     光路图介绍 &<TzGB*  
 该应用示例相关文件： bBcp9C)iY  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 t&q N: J  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 Y*oDO$6