[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) c;1Xu1  
应用示例简述 :h6
0  
1. 系统细节 Y"Y+U`Qt  
 光源 T^n0=|  
— 高斯激光束 |_
`wC  
 组件 M8iI e:{ c  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 V( bU=;Qo  
— 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 K18Sj,]B  
 探测器 ;,F:.<P  
— 视觉感知的仿真 @$%[D`Wa<  
— 高帽，转换效率，信噪比 ECEDNib  
 建模/设计 =pR'XF%  
— 场追迹： p:q?8+W-r  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 DqTp*hI  
<zE~N~;  
2. 系统说明 TBp$S=_**  
$7JWA9#N!  
)k'4]=d <  
,I|TjC5  
3. 建模&设计结果 #{o
GmzG!  
ThmN^N  
不同真实傅里叶透镜的结果： NY!"?Zko  
5/"&C-t  
vaOCH*}h  
)+xHv  
4. 总结 zQhc V  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 S6pvbaMZ  
[_SV$Jz  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 (S4[,Sx6E  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 C.}Vm};M  
qD/X
%`>Q  
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。 E3<~C(APW  
S&`iEwG  
应用示例详细内容 4x%R4tk  
<fm0B3i?  
系统参数 js<}>wD7<  
?IHa>f:  
1. 该应用实例的内容  y+.E}  
=ijVT_|u0  
R" '=^  
ui#K`.d
n  
Xs7xZ$  
2. 仿真任务 .8K ~ h  
mfpL?N  
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。 (fJ.o-LQ  
F;@A2WD  
3. 参数：准直输入光源 cw)'vAE  
4RYvI!
 
eED@Z/~
6  
loPBHoE3@H  
4. 参数：SLM透射函数 tQ > IJ  
;YK{[$F  
Zc Y* TGx  
5. 由理想系统到实际系统 |?KdQeL  
1FQ_`wF4  
A(#4$}!n5  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 :n t\uwh  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ID1/N)56  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 hi(uL>\  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 ,\cO>y@  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 c3NUJ~>=y  
OY>0qj  
$6 A91|ZSQ  
|Q _]+[  
yA#-}Y|]b  
应用示例详细内容 l~v BA$,  
O%n=n3  
仿真&结果 Q:4euhz*  
~wdKO7fs  
1. VirtualLab中SLM的仿真 E5y\t_H  
KASw3!.W  
 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)。 %G%D[ i]  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 e%O]U:Z  
 为优化计算加入一个旋转平面 )]?"
H  
vid(^2+  
7P2?SW^
 
:)9^T<  
2. 参数：双凸球面透镜 (.DX</f/4  
V9"?}cR/W;  
Ef2#}%>  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 xNaDzu"  
 由于对称形状，前后焦距一致。 QNzx(IV@  
 参数是对应波长532nm。 <&$:$_ah  
 透镜材料N-BK7。 D`G ;kp  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 aybfBC  
1ukCH\YgU  
#ir~v>J||  
{hLS,Me  
Wr%E}mX-  
N){/#3  
3. 结果：双凸球面透镜 sP+Z
E>7  
3;h%mkKQ+  
[7:(e/&  
 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。 q["T6  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 e
{dYLQd  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 {{\ d5CkX  
y,`SLgBID  
EZ.|6oug\  
kZsat4r  
JlF$|y,gV,  
4. 参数：优化球面透镜 Po
=@ 6oB  
y^SDt3Am  
?5>Ep:{+/  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 {'QA0K  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 U6pG  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 1gZW~6a}  
 透镜材料同样为N-BK7。 m'Thm{Y,?n  
^nS'3g^"  
O'G
,  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 $g?`yE(K  
Yzr|Z7rq}  
Zu$30&U  
f~LM-7!zf}  
5. 结果：优化的球面透镜 XSu9C zx&I  
wd/"! A4(  
l9%oKJ;  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 }h6N.vz  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 ]y3'6!
 
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 ;L
Bq!  
Q+O3Wgjy  
Dm"@59x  
m 8Q[+_:$H  
6. 参数：非球面透镜 j>5D4}*]f  
fFHT`"bD:  
tWNz:V  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 M]+FTz  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 t/=xY'7  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 %Q}T9%Mtj  
O%(E 6 n  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Wa8?o~0"L  
O=HT3gp&  
}538vFNi  
;n9r;$!f  
Y+k)d^6r  
7. 结果：非球面透镜 <V}^c/c
!  
@y (9LSs  
Sc<%$ Gd  
 生成期望的高帽光束形状。 (5SN=6O  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 k0=$mmmPY  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 @q?zh'@;  
Btmv{'T_y@  
`g;`yJX<  
.H,wdzg)  
]"3(UKx  
8. 总结 e7j30Iy  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 $6ZO V/0  
p~T)Af<(  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 #gw ys  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 qc*z`Wz:  
;OlC^\e  
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。 7PDz ]i  
 $)5F3a|  
扩展阅读 {%S>!RA  
>g+ogwZ  
扩展阅读
'NM$<<0  
 开始视频 uZe|%xK$y  
-     光路图介绍 /$7_*4e  
 该应用示例相关文件： ~*|0yPFg  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ( aGwe@AS  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 pq"3)+3: