[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) ^8$CpAK]M  
应用示例简述 +N5#EpW  
1. 系统细节 Y$b4Ga9j  
 光源 CXks~b3SD  
— 高斯激光束 lS]<~  
 组件 <8Ek-aNNt  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 WLW'.  
— 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 kKVd4B[#*  
 探测器 =Xh^@OR  
— 视觉感知的仿真 _/bFt6  
— 高帽，转换效率，信噪比 F+,X%$A#?  
 建模/设计 O&l
(`*P  
— 场追迹： :'?%%P  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 )QE7$|s  
.NcoST9a  
2. 系统说明 hDJq:g wD  
q4{Pm $OW  
G7 >  
Ou</{l/  
3. 建模&设计结果 eT1b88_  
_=E))Kp{z  
不同真实傅里叶透镜的结果： pA)!40kz  
KY H*5  
2K<rK(  
.o91^jt  
4. 总结 s (|T@g  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 dQ?4@  
~t[#p:  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 3xef>Xv=  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 C\Q3vG  
H `y.jSNi  
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。 2 P+RfE`o  
;Q&38qI  
应用示例详细内容 8^M5k%P
 
(A O]f fBU  
系统参数 T:o!H Xdj^  
<q hNX$t  
1. 该应用实例的内容 8(3'YNC  
CN8GeZ-G  
'c5#M,G~  
Ze~$by|9f  
L,!?'.*/]  
2. 仿真任务 -q' np0H  
UfjLNe}wA  
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。 :0IxnK(r&  
O$
u;]cg  
3. 参数：准直输入光源 0i\ol9,bf  
D 7 l&L  
'&#`?\CXX  
J XKps#,(#  
4. 参数：SLM透射函数 iY"I:1l.  
KJWYG^zI  
%HSS x+2oR  
5. 由理想系统到实际系统 W"Hjn/xSS  
{`QF(WL  
xb\(>7M6Y  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 AN
tp7ad  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 H6E@C}cyM  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 6G6Hg&B  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 5EDHJU>  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 vLn<=.  
u^a\02aV[  
S_LY>k?  
0h!2--Aur  
h`+Gs{1qw  
应用示例详细内容 HRIf)n&~f  
MK9?81xd  
仿真&结果 b7R#tT  
|57KTiiNLI  
1. VirtualLab中SLM的仿真 r5Ej  
WS9n.opl}  
 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)。 q)gZo[]~  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 hY+3PNiI@  
 为优化计算加入一个旋转平面 d='z^vHK  
zYpIG8"o5  
5&7)hMppI  
*LcLYxWo  
2. 参数：双凸球面透镜 ;=: R|  
?2[=llS4  
%(;jx  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 /-z_"G  
 由于对称形状，前后焦距一致。 @iB**zR/  
 参数是对应波长532nm。 Na: M1Uhb  
 透镜材料N-BK7。 ]_I<-}?;  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 /b6Y~YbgU  
L`FsK64@  
Hf+A52lrf  
ehCc N4V(  
seY0"ym&e  
X +;Q=  
3. 结果：双凸球面透镜 hJ4==ILx  
7c!oFwM  
J9ovy>G  
 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。 I
@cKiB  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 G+4a%?JH  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 OzBo*X/p  
a1ZGMQq!  
1p
XAPTV  
95(c{ l/  
[ /*$?PXt  
4. 参数：优化球面透镜 mhJ>5z  
(HLy;^#R  
+f\tqucI3  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 pTUsdao^,  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 w$A*|^w1  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 SZg+5MD;X  
 透镜材料同样为N-BK7。 S
As'u"EB  
GK/a^[f+'l  
U"-mLv"|  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 y[qW>  
meR%);\  
GEA@AD=^f  
}llzO  
5. 结果：优化的球面透镜 l*_b)&CH  
L"zOa90ig  
;5my(J*b  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 &gF{<$$  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 +x G]
(?  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 )_+"  
Y~=5umNSX  
y>2v 9;Qp  
[lS'GszA  
6. 参数：非球面透镜 aEXV^5;,pJ  
tRbZ^5x\@  
1|/2%IDUI  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 Y+upZ@Ga  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 f:7Y  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 F xFK  
~
SM2W%  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 (4ow0}1  
a9QaFs"  
PG<N\  
n$`Nx\v  
HLYM(Pz  
7. 结果：非球面透镜 \Zoo9Wy  
NXeo&+F  
SKLQAE5  
 生成期望的高帽光束形状。 ZI}m~7  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 5`x9+XvoN  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 iCAd7=o  
68I4MZK>4  
dUb(C1h  
6ap,XFRMh  
Z|8f7@k{|+  
8. 总结 \vQ_:-A  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 lS?f?n^  
`9K'I-hv<8  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ::TUSz2/2  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 7Fy^K;V"  
Tj:+:B(HB  
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。 J\;~(: ~  
v{% /aw  
扩展阅读 Pv1psKu  
-vjjcyTt  
扩展阅读 ~PlwPvWo  
 开始视频 lq.0?(  
-     光路图介绍 }ZYK3F  
 该应用示例相关文件： E\V>3rse  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 Jr''S}@|x  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 6_XX[.%