[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) \\k=N(n  
应用示例简述 =%m{|HQ`  
1. 系统细节 P2'N4?2  
 光源 uY.Ns ?8  
— 高斯激光束 C+TB>~Gv`  
 组件 r:bJU1P1$s  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 3mHzOs\jU  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 9G/!18 X?f  
 探测器 N9!L8BBaK  
— 视觉感知的仿真 _qa]T'8  
— 高帽，转换效率，信噪比 \U$:/#1Oe  
 建模/设计 X
kA] 9,@  
— 场追迹： kO\ O$J^S  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 4Fft[S(  
Nm"P8/-09  
2. 系统说明 ^VXhv9\>B  
@-sWXz*W  
uHKEt[PS$  
ooVs8T2  
3. 建模&设计结果 xxur4@p!  
FaeKDbLJr  
不同真实傅里叶透镜的结果： +4:eb)e  
o-rX4=T  
F@?-^ E@  
n<C] 6H  
4. 总结 N (4H}2  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 8._uwA<[  
Cx2# 0$  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 -Rpra0o. C  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 LFax$CZ
c  
AIg4u(j  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 :(A&8<}-6  
E:K
4k <  
应用示例详细内容 i%FC lMF  
vc
lc%ws  
系统参数 2K9X(th1  
xE8?%N U  
1. 该应用实例的内容 ,'0#q  
1b~21n  
?b+Y])SJK  
xq((]5Py  
!.'D"Me>  
2. 仿真任务 {IgH0+z  
8JY0]G6  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 JN/=x2n.  
-~]H5er`  
3. 参数：准直输入光源 G?}?>O  
X<,QSTP  
2p&$bft  
v^JzbO~|gj  
4. 参数：SLM透射函数 BzfR8mD  
fn,n'E]  
Ikdj?"+O  
5. 由理想系统到实际系统 [\W&  
cANt7  
4G,FJjE`p  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 %j\&}>P4$  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 s6~;)(r  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 .zgh,#=  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 &b|Ro
PV  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 Odo)h  
/Z6lnm7wJ  
N)"8CvQL  
tBGL
EeL/.  
bJIYe ld  
应用示例详细内容 ~pZ0B#K J  
,,uhEoH  
仿真&结果 qj;i03 +@  
WJD2(el  
1. VirtualLab中SLM的仿真 YIRe__7-NU  
T#qf&Q Z  
 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)。 'd~(=
6J  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 5.\p]>|G1  
 为优化计算加入一个旋转平面 \}Am]Y/ w  
HF*0  
x:Q\pZ  
ycBgr,Ynu<  
2. 参数：双凸球面透镜 ,cNe-K
Jk  
D>y5&`  
BI?, 3  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 59zWB,y(P  
 由于对称形状，前后焦距一致。 B{)#A?Rh.  
 参数是对应波长532nm。 d` ttWWPw  
 透镜材料N-BK7。 I$.lFQ%(  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 &9flNoNR9  
R5ra*!|L)  
(B4)L%  
2A\b-;4EP  
,y]-z8J  
C4(xtSJSd!  
3. 结果：双凸球面透镜 .jD!+wv{9  
c[ZrQJ  
fx|d"VF[  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 :6(\:  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 d
'96$e o~  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 [QxP9EC  

w8X5kk   
4m<]qw
 
C_N|o|dX  
A8.noV  
4. 参数：优化球面透镜 a[nSUlT&  
?7Cm+J  
D`@a*YIq  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 {j$2=0Cec  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 S%MDQTM  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 Xr K29a  
 透镜材料同样为N-BK7。 T{ @@
V  
T!,5dt8L  
iQ" LIeD  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 _fS\p|W(E  
B}TY+@  
I-^sJ@V;  
~+1mH  
5. 结果：优化的球面透镜 XnP?hw%  
T!]rdN!  
=J1V?x=l@  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 X[$h &]  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 YA pC|R,^  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 _6fy'%J=U  
4tkT\.  
KD A8x W  
sAc1t`  
6. 参数：非球面透镜 RVAku  
 +#,J`fV%  
68
P'<|u?  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 nT> v  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 l1T`[2  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 MxpAh<u!vF  
L'Cd`.yVO  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 )yyH_Ax2  
G4c@v1#%.  
#qVTB@d  
/4(HVua  
bhpaC8|  
7. 结果：非球面透镜 vk E]$4P[$  
f#&z m} t  
SLEOcOAmD  
 生成期望的高帽光束形状。 ,iYhD-"'  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 *eH
a4I  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 eW 4[2Q  
9^DAlY,x.  
4AEw[(t  
s``a{ HZ  
m4~
 |z  
8. 总结 EeMKo  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 =iB[sLEJ  
zlP{1z;nV  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 zwC ,,U  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 BDf M4  
3U^Vz9LW  
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3\a~_0
 
sDBSc:5+e  
扩展阅读 F_0D)H)N@  
Ub f5:  
扩展阅读 B?&0NpVD  
 开始视频 "0%K3d+  
-     光路图介绍 U;iCH  
 该应用示例相关文件： \dU.#^ryp  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 mlc8q s  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 A-L1vu;