[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) S7 Tem:/  
应用示例简述 LAwAFma>  
1. 系统细节 _~E&?zR2>"  
 光源 :X6A9jmd  
— 高斯激光束 _mw(~r8R  
 组件 C7[CfcPA  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 )FrXD3p  
— 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 lE?F Wt  
 探测器 Eo }mSd  
— 视觉感知的仿真 z2lEHa?w  
— 高帽，转换效率，信噪比 UE9r1g`z  
 建模/设计 &ii3Vlyzg  
— 场追迹： yr /p3ys  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 isP4*g&%x  
fXHNm$"n  
2. 系统说明 Vi~F Q  
{ +%S{=j  
?g$dz?^CK&  
V0h  
3. 建模&设计结果 8HyK;+ZkVd  
EI29;  
不同真实傅里叶透镜的结果： QDC]g.x  
0#mu[O  
ZdD]l*.\i  
sc! e$@U  
4. 总结 @edi6b1W  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 t3 q0|S
  
Iz#h: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。 c!BiGw,;  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 5[|MO.CB$  
U9KnW]O%"  
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。 5"[Qs|VjA6  
Z=Oo%lM6B  
应用示例详细内容 46dh@&U  
Z;_WU  
系统参数 dfo{ B/+  
;!k1LfN  
1. 该应用实例的内容 uL!{xuN  
>4.{|0%ut  
8yH) 8:w  
+x!V;H(  
SZCFdb  
2. 仿真任务 zX!zG<<K  
EV@xUq!x.  
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。 tF)aNtX4^  
nJYcC"f  
3. 参数：准直输入光源 1_7}B4  
@Zs}8YhC  
eD*"#O)W  
AG#5_0]P~  
4. 参数：SLM透射函数 ~<pGiW'w5  
5M~\'\;  
Nvs8t%  
5. 由理想系统到实际系统 WZ'3
 
%/H  
HzM^Zn57%  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 w*ig[{ I  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 'Z-jj2t}  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 h]<Ld9  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 EeKEw Sg  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 =@m|g )  
~_SV`io  
KX9+*YY,  
Q^8C*ekfg!  
CCX\"-C  
应用示例详细内容 ,|b<as@X  
"qb3\0O  
仿真&结果 ]OH
zE]Q  
a Kb2:1EQ  
1. VirtualLab中SLM的仿真 2-u>=r0L  
5-}4jwk  
 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)。 "7RQrz  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ^zQ;8)ng  
 为优化计算加入一个旋转平面 b:>(U.   
TE0hVw0c  
jGEUl=W  
Y*0%lq({H  
2. 参数：双凸球面透镜 >(u=/pp=:  
MZE8Cvq0  
Fy<dk}@  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 =_8  
 由于对称形状，前后焦距一致。 :a3Pnq$]E  
 参数是对应波长532nm。 w1aa5-aF  
 透镜材料N-BK7。 J(S.iTD  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 A[Juv]X  
bxO8q57  
(M6B$:  
y`=A$>A  
&D uvy#J  
\no[>L]  
3. 结果：双凸球面透镜 !tF
s(![  
1A">tgA1  
)=;0  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 5FnWlFc  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 vj^vzFbK  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 j|KZ HH%dc  
Zo22se0)  
xe|o(!(  
29pIO]8;  
J(h=@cw  
4. 参数：优化球面透镜 f5Zx:g  
RT8xU;   
kh 17  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 N|T%cdh:/  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 &2MW.,e7s  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 2IqsBK`  
 透镜材料同样为N-BK7。 MVH^["AeR  
<n>Kc}
c  
h2!We#  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 @X"p"3V  
7Xm pq&g  
ykxjT@[  
GrW+P[j9  
5. 结果：优化的球面透镜 1Qtojph  
U"A
]b(54  
r~z-l,  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 a [iC!F2  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 iQZgs@  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 P(d4~hS  
M$ `b$il  
S>aN#  
u}JL*}Q  
6. 参数：非球面透镜 \('8_tqI"  
qXkc~{W_  
SY["dcx+  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 A/,7%bB1  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 Ti!j  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ^* ^te+N  
]ZelB,7q  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 @U_w:Q<9u  
x1]^].#Eo  
~#&bDot  
?0WJB[/  
5v=%pQbY  
7. 结果：非球面透镜 v-3In\T=^  
=GTltFqI1  
ny|ni\6  
 生成期望的高帽光束形状。 l&(,$RmYp  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 =4"D8UaHr  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 @|6n.'f+  
KTD# a1W  
G\?fWqx  
{ ,/mQ3  
:seo0w]  
8. 总结 G)';ucs:,  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 '`#2'MXG  
Gmi4ffIb3  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 FRQ0tIp  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 3gaijVN  
b-'41d}Hn  
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。 WLQm|C,  
K3$83%E  
扩展阅读 Pdmfn8I]%  
&/d;4Eu  
扩展阅读 '^'vafs-/@  
 开始视频 IExo#\0'6  
-     光路图介绍 y~w2^VN=  
 该应用示例相关文件： +u#;k!B/>  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 +N:K V}K  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 hW
$B;