[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) 4A;[sm^f  
应用示例简述 Um/CR!
 
1. 系统细节  o1 jk=  
 光源 NAJ '>
<2  
— 高斯激光束 <}<#W/  
 组件 TViBCed40  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 v hRu`Yb  
— 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 "(Mvl1^BT  
 探测器 o^8*aH)I>Y  
— 视觉感知的仿真 Jw2B&)k/  
— 高帽，转换效率，信噪比 yZ?xt'tn  
 建模/设计 d#E(~t(^  
— 场追迹： ?$UH9T9)  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 =s
`XZkh  
 AqKHjCI  
2. 系统说明 NKRaQr  
SL6mNn9c  
k}- "0>  
W/b"a?wE{  
3. 建模&设计结果 eLCdAr  
mk#>Dpy?  
不同真实傅里叶透镜的结果： -kWO2  
f1)HHUB  
~C%2t{"  
PthIdaN@  
4. 总结
R1II k  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 U* -% M  
Tm(Q@  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 xeJ9H~^  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 H|grb
Tv,  
29&sydu  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 K#_~ !C4L  
_{N0OX  
应用示例详细内容 { z-5GH|  
6\; 4 4,3  
系统参数 }rO?5  
5oVLv4Z9u  
1. 该应用实例的内容 pYYqGv^oa  
qFV;n
6&V  
aQz|!8Is  
i58ZV`Rk`  
RY>)eGJ  
2. 仿真任务 A~qW.  
r~ZS1Tp  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 K<$wz/\  
vpZu.#5c  
3. 参数：准直输入光源 EJWOXxU  
|pfhrwJp  
{Q{lb(6Ba  
#Tr;JAzVjG  
4. 参数：SLM透射函数 o?:;8]sr!  
y0/WA4,  
FQ;4'B^k]  
5. 由理想系统到实际系统 P5'iYahCq_  
#G'S ve?  
7P3<o!YA  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 sN}s61  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 tQNk=}VR7r  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 bYwI==3
 
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 o|R*POM  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 -ET*M
<  
}*fW!(*  
CL)1Q  
aukk|/3Ih  
D6&mf2'u  
应用示例详细内容 b*I&k":  
t_[M&  
仿真&结果 e%P+KX  
D8r>a"gx  
1. VirtualLab中SLM的仿真 !Iw{Y'  
P!`Q_h6a  
 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)。 ,!o\),N  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 Cm,*bgX  
 为优化计算加入一个旋转平面 *r)zBr  
wMlf3Uz  
(SgEt  
&+)+5z_d  
2. 参数：双凸球面透镜 dWzDSlP&  
4kW30Ma  
%v?jG(o  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 'Z*\1Ci  
 由于对称形状，前后焦距一致。 }m=tzHB*  
 参数是对应波长532nm。 4*p_s8> >  
 透镜材料N-BK7。 5 {T9*  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 9IS1.3  
Wo:zU  
T..N*6<X  
hj^G}4  
IqvqvHxLX
 
C
?GvTc  
3. 结果：双凸球面透镜 B)j`}7O06  
[?|l X$<  
TTA{#[=7  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 ,XWay%8{E  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ZI2K-z'e  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 A&NC0K}G!  
R`Ys;g/!  
>cwJl@wx-  
ue6/EN;}  
rE1np^z7  
4. 参数：优化球面透镜 "VT{1(]t  
W,9k0t  
X7XCZSh#A  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 [M7iJcwt  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 rQd1Ch  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 Jf%!I  
 透镜材料同样为N-BK7。 dvg;  
0UM@L }L  
:,h=2a_ 8  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 !L0E03')k  
}<5\O*kX4  
7':5  
*@bg/S K%  
5. 结果：优化的球面透镜 "xvV'&lQ  
CI~hmL0  
bGMeBj"R  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 C,OB3y  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 z{D$~ ob  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 Q8}TNJsU  
SxLHFN]  
 ?;ALF  
uJ|5Ve  
6. 参数：非球面透镜 fw(j6:p  
OUBgBr  
y]QQvCJr3d  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 0]:*v?  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 F'?5V0\he  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 |k7ts&2  
c"%_]7  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 &P,4EaC9;  
vjs|!O=oH  
np'M4^E;  
T;:',T[G  
yO$r'9?,*  
7. 结果：非球面透镜 5H'b4Cyi`  
$ sA~p_]  
#cp$ltY  
 生成期望的高帽光束形状。 ;:-2~z~~  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 }Yo15BN+  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 o3TBRn,  
%~B)~|h  
Q8DQ .C  
6bRQL}[  
`F-Dd4B  
8. 总结 |$.sB|_ N  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 xyz\;
3  
VxPTh\O*[  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 8eS@<[[F#  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 K;ry4/Vap  
nI|Lx`*v  
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。 X('Q;^`  
-?%{A%'  
扩展阅读 "u,~yxYWl  
8ZNd|\  
扩展阅读 d9[6
kQ]  
 开始视频 rvoS52XG,  
-     光路图介绍 B!E<uVC  
 该应用示例相关文件： Tl/Dq(8JH  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 .f.j >  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 R<0!?`b