[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) p<L{e~{!7f  
应用示例简述 tJ K58m$  
1. 系统细节 sBa:|(Y.  
 光源 u%z'.#r;a  
— 高斯激光束 r|4D.O]  
 组件 2p](`Y`  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 p{LbTjdNc  
— 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 P4_B.5rrJ  
 探测器 L +Uq4S^  
— 视觉感知的仿真 tB~#;:g  
— 高帽，转换效率，信噪比 }aE'  
 建模/设计 ZM-P  
— 场追迹： cYgJ}(>}  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 qna!j|90Lp  
]goJ- &  
2. 系统说明 (:OMt2{r  
R3_OCM_*  
06%-tAq:  
o [V8h@K)  
3. 建模&设计结果 Qe_{<E  
N6-7RoA+  
不同真实傅里叶透镜的结果： cb]X27uww  
7{O iV}]"  
c:.5@eq^  
=-:%~ng  
4. 总结 (i%bQZt^?  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 \)t//0  
!nkIXgWz  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 xJ{r9~  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 [>a3` 0M  
5Z; 5?\g  
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。 LJPJENtFIs  
TCRTC0_}k  
应用示例详细内容 2yn"K|  
$eI cCLF  
系统参数 uXFI7vV6P  
&gr 8;O:0  
1. 该应用实例的内容 rD <T  
,.ivdg(/  
z;oia!9z  
5)XUT`;'){  
8e>B>'nH  
2. 仿真任务 ed',\+.uB  
_"Ym]y28li  
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。 LJ@(jO{z  
BuRsz6n  
3. 参数：准直输入光源 fTPm Fb  
3GE;:;8B  
oH0g>E;  
,v})  
4. 参数：SLM透射函数 p1d%&e  
Cscu   
>qNpY(Ql  
5. 由理想系统到实际系统 lmHQ"z 3G  
H}~K51  
80lhhqRC  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 h.#:7d(g  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ]vf0f,F  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 !J;Bm,X
n6  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 RRS)7fFm  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 0M;El2 P$  
~L<"]V+B  
tKUW  
zo@vuB.  
Pah@d!%A  
应用示例详细内容 WcSvw  
:n13v@q  
仿真&结果 ${z#{c1  
5&p}^hS5  
1. VirtualLab中SLM的仿真 ({Md({|  
0'F/z%SMj  
 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)。 z{ eZsh b  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 p:nl4O/  
 为优化计算加入一个旋转平面 Rq+7&%dy  
/ S' +  
Sw E7U~  
.yfp-n4H  
2. 参数：双凸球面透镜 Brs6RkRf  
rWJ5C\R  
=\2gnk~  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 F5:xrcyC  
 由于对称形状，前后焦距一致。 jRiMWolLv  
 参数是对应波长532nm。 \='LR!_  
 透镜材料N-BK7。  D~"a"  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 Dom]w.W5  
WxYEu+_  
ef7 U7  
0/]h"5H3  
'L3MHTM>[  
G|nBja8vm  
3. 结果：双凸球面透镜 >ryA:TO{  
q M_c-^F  
1qAE)8ie  
 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。 IfB .2e`  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 u=L Dfn  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 bR~Xog  
mgH~G
Kf^  
-`Z!p  
fCNQUK{Gs5  
*A48shfO  
4. 参数：优化球面透镜 h`9 & :zr  
e^@ZN9qQ  
:D3:`P>,c  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。
c oZK  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 q90RTX'CY  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 Xg
Vhb<l_  
 透镜材料同样为N-BK7。 whw+  
7&P70DO  
y,rdyt  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 1(T2:N(M-A  
Z
>R@  
R73@!5N%  
Yg5o!A  
5. 结果：优化的球面透镜 99:.j=  
V!. Y M)B  
*"_W1}^  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 KAE %Wwjr  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 *wx%jbJo  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 $Lfbt=f  
8q]"CFpa  
H~#$AD+H  
QPp31o.!5  
6. 参数：非球面透镜 C[Q4OAFG  
%$b}o7U"s  
&?p(UY7'"  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 ,ko#z}Z4r,  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 Sru0j/|H\  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 I8@leT\9M  
_&gO>G,uy  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 jT0iJ?d,!  
G2n.NW#d4  
:8bq0iqsV  
+|GHbwvp  
$_'<kH-eP  
7. 结果：非球面透镜 QYDI-<.(  
#%$@[4"V  
qh}+b^Wi  
 生成期望的高帽光束形状。 .i )K#82  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 :rufnmsP<U  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 n87Uf$  
U74L:&yLI  
,'YKL",  
2\64~a^  
vnbY^ASdw  
8. 总结 u#u/uS"  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 d7g$9&/q  
+DefV,Ny  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 PQF 40g1}  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 K0'p*[yO/j  
ODpAMt"  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 ]3]B$  
&l`_D?{<#  
扩展阅读 )9/i
H(  
Xe`$SNM  
扩展阅读 iV@\v0k  
 开始视频 75
P!`9bE  
-     光路图介绍 YGyw^$.w  
 该应用示例相关文件： i 28TH Jh  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 1 Cz}|#U  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 (yEU9R$I"