[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) bSrRsgKvT  
应用示例简述 yV J dZI  
1. 系统细节 aJ5H3X}Y  
 光源 n%0]V Xx#  
— 高斯激光束 /B,:<&_-  
 组件 mFqSD  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 tLD~  
— 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 m/YH^N0  
 探测器 zd*3R+>U'>  
— 视觉感知的仿真 XOysgX0g  
— 高帽，转换效率，信噪比 * MSBjH|  
 建模/设计 9^ >M>f"  
— 场追迹： AezvBY0'`z  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 Sc1+(z  
:W.jNV{e\F  
2. 系统说明 {J,6iP{>ZN  
-,~;qSs  
*'9)H0  
2E`~
qn  
3. 建模&设计结果 ~Na=+}.q_  
x],8yR)R  
不同真实傅里叶透镜的结果： ]Q6+e(:~ZH  
3[0w+{(Q  
_ yfdj[Ot`  
Aautih@LX  
4. 总结 zVM4BT(  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 "wA0 LH_  
{8^Gs^c c  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 *:=];1O  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 I86e&"40  
t6'61*)|0  
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。 nE/=:{~Ws  
Dh2:2Rz=#7  
应用示例详细内容 i(Ip(n  
_Ry_K3K  
系统参数 az0cS*@  
1<xcMn0et  
1. 该应用实例的内容 |h5kg<Zgo  
Gs[Vu@*  
0o=!j3RjH  
Dn~Z SrJ  
P3'2IzNw  
2. 仿真任务 U?bG`. X  
eYJ{LPo  
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。 '5'3_
vM  
MV%Xhfk  
3. 参数：准直输入光源 mfXD1]<.  
!8.En8Z<D-  
(# JMB)  
yh S#&)O  
4. 参数：SLM透射函数 7t'(`A6t/  
}o-|8P:Y  
2 9q?$V(  
5. 由理想系统到实际系统 %$Aqbd  
d i!"IQAvK  
\X&]FZ(*  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 $fj])>=H  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 &k1/Z*/  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 CE)*qFs  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 HtxLMzgz<<  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 lp(Nv(S  
_-n Y2)  
^w>&?A'!  
r,5-XB  
/T,zZ9=  
应用示例详细内容 |Eb&}m:E$  
}/20%fP  
仿真&结果 DlDB=N0@S  
.N5'.3  
1. VirtualLab中SLM的仿真 P*0f~eu  
JfMJF[Mb  
 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)。 C5Xof|#p|  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ;v_ls)_,-  
 为优化计算加入一个旋转平面 1YFeVMc  
s}wO7Df=+  
!Q!&CG5l  
?FN9rhAC  
2. 参数：双凸球面透镜 iAK/d)bq  
[eyb7\#   
@: Z#E[N H  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 !}ilN 1>  
 由于对称形状，前后焦距一致。 )!i!3  
 参数是对应波长532nm。 Jz0K}^Dj[  
 透镜材料N-BK7。 0C]4~F x~  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。  =^Th[B  
r&SO:#rOSM  
:<|Z.4}kJb  
|~eY%LB  
@l{I[pp
 

/jR8|sb  
3. 结果：双凸球面透镜 5C B%=iL{  
I]jX7.fx  
gwiR/(1  
 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。 vevf[eO-  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 usy,V"{  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 M|k&TTV  
ehE-SrkU'  
45)D+  
9\AS@SH{^T  
X'@'/[?  
4. 参数：优化球面透镜 Oxv+1Ub<Dv  
S6GMUaR  
2SciB*5  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 J?IC~5*2  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 VD/&%O8n  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 =:gjz4}_8  
 透镜材料同样为N-BK7。 |<rfvsQ.
 
B7!;]'&d  
9:-T@u  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ]YsR E>  
.fEwk  
#EG?9T  
tq&Yek>C  
5. 结果：优化的球面透镜 n'?4.tb  
j;iL&eo>  
f>niFPW"  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 hO6RQ0Iv@  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 ,]7XMU3  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 vU}: U)S  
y"-{$N  
q`^3ov^</  
|{f~Ks%  
6. 参数：非球面透镜  P?J kP  
o8{<qn|  
4fty~0i=z  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 ]_u`EvEx6  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 2ce'fMV  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 g\&2
s,  
,dcg?48  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 X2^_~<I{,  
t8vc@of$c,  
TEWAZVE*  
mgVML&^  
bMmra.x4L  
7. 结果：非球面透镜 c&*l"  
kOipH |.x  
%ek"!A
 
 生成期望的高帽光束形状。 Ea]T>4  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 b[srG6{ &  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 TatMf;?h&  
^f|<R8`  
B{aU;{1  
6m[9b*s7  
X+iK<F$  
8. 总结 tS<h8g_  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 %S`ik!K"I  
jDTUXwx7V  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 WNF9#oN|oT  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 b_vTGl1_6  
v`B4(P1Z  
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。 <*Ub2B[m  
k[9A,N^lZB  
扩展阅读 )0-o%- e  
#
X/Q  
扩展阅读 |>2:eH  
 开始视频 Uh}X<d/V  
-     光路图介绍 4AHL3@x  
 该应用示例相关文件： Hku=pr3Gn  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 fxtxu?A>  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 %v4ZGtKC@