[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) Rb*\A7o|;  
应用示例简述 Ez-o*&  
1. 系统细节 jzw?V9Ijb  
 光源 .`RC,R`C  
— 高斯激光束 m^+~pC5  
 组件 h}_q  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 "xI[4~'`:  
— 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 2"^9t1C2  
 探测器 S!cXc/H-R  
— 视觉感知的仿真 T`;M!-)2  
— 高帽，转换效率，信噪比 y?hW#l~#X  
 建模/设计 }A^,y  
— 场追迹： GjG3aqP&!  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 iB-s*b<`~  
K@hUif|([  
2. 系统说明 )UUe5H6Hd0  
*5)!y d  

 (La  
iHB)wC`u  
3. 建模&设计结果 b>WT-.b0  
vL0Ol-Vt  
不同真实傅里叶透镜的结果： 7F~+z7(h  
Y6a|\K|  
zBfBYhS-  
b<7f:drVC  
4. 总结 Awh)@iTL  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 P!EX;+7+x  
r0>T7yPAK  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 !HYqM(|{.  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ?CDq^)T[  
],|B4\b;  
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。 ks$G6WC  
5c8x: e@  
应用示例详细内容 rJ>8|K[kt  
tAUMSr|?  
系统参数 8),Y|4  
:Ib\v88WIv  
1. 该应用实例的内容 0b'R5I.M  
":ycyN@g  
J)o%83//  
).xWjVC  
Dl{Pd`D  
2. 仿真任务 ><~hOK?v  
5"U7I{\  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 +fN0>@s  
T~>:8i  
3. 参数：准直输入光源 DP_\%(A  
[qB=OxH?  
^(R gSMuT`  
Pl4d(2 7  
4. 参数：SLM透射函数 >Mn.|:DF]&  
p
20Nk$.  
|1o]d$3m  
5. 由理想系统到实际系统 4tjRju?  
p WHu[Fu  
6%-2G@6d  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 Ai;Pht9qi  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 R#>E{[9  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 {YFru6$  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 1Jt%I'C?  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 Alz#zBGb  
=[kv@
p  
(!s[~O6  
P;34Rd  
`0D
+x  
应用示例详细内容 #~b9H05D  
)
=[Tgh  
仿真&结果  ~$B,K]  
R[QE:#hT  
1. VirtualLab中SLM的仿真 0W)_5f&  
y3#\mBiw  
 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)。 $1e@3mzM  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 6x0>E^~  
 为优化计算加入一个旋转平面 myXV~6R 3  
0^=S:~G  
?k#%AM  
#p]On87>  
2. 参数：双凸球面透镜 hY!G>d{J  
k
cle|B  
#!2gxm;g  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 T(6S~;,Z  
 由于对称形状，前后焦距一致。 ]#nAld1cmy  
 参数是对应波长532nm。 -}%zus5  
 透镜材料N-BK7。 w

Z^/-
 
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 0*q:p`OLw*  
UxW~

yk  
(H$eXW7  
vI-KH:r"{  
W6pS.}  
aD4ln]sFxG  
3. 结果：双凸球面透镜 -Je+7#P1  
]n+:lsiV  
*)`:Nm~y  
 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。 ]n{2cPx5d  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 <^=k~7m  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 hm&~6rB  
.}tL:^'~o  
Z5\6ca  
"-a>Uj")%  
 *q^'%'  
4. 参数：优化球面透镜 v#~,
)-D&  
~Sh}\&3p  
6c2fqAF>i  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 t[<=QK  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 /F\7_  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 W?@ ;(k  
 透镜材料同样为N-BK7。 j1BYSfX'  

zmdOL9"a  
?f%@8%px  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 <a'j8pw9i  
62W3W1: W  
r@_;L>  
m_pK'jc  
5. 结果：优化的球面透镜 B$\5=[U  
!
l'Zar  
C. Sb4i*  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。
8}U/fQ~  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 7B'0(70  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 }RD,JgmV  
YXmLd'F^3  
ZI8p(e  
*6uiOtH  
6. 参数：非球面透镜 I!bG7;=_  
UPbG_ #"wZ  
'HOt?lpu!  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 Jap v<lV%  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 QII>XJ9  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 l!`m}$  
A0'Yfuie  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Z rvb %  
`/0FXb 8h  
-1fT2e  
U2G\GU1 X  
V;>p@uE,P  
7. 结果：非球面透镜 P*\.dAi  
<}|+2f233+  
Wt_@ vs@.O  
 生成期望的高帽光束形状。 OYe @P  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 XrYz[h*)!  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 /H}83 C  
S]k<Ixvf  
La9dFe-uu{  
2 &R-zG  
XWK A0  
8. 总结 <x,$ODso  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 *ozeoX'5D  
c\n\gQ:LQ  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ~]}7|VN.}  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ptX;-'j(  
`^RpT]S  
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。 )bqO}_B  
M,NYF`;a  
扩展阅读 7QzUw  
I:[3x2H  
扩展阅读 -(~CZ  
 开始视频 gR%fv  
-     光路图介绍 XD9lox  
 该应用示例相关文件： Qb/qUUQO;0  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 mL ]zkD_  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 TN(1oJ: