[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) H-Uy~Ry*T  
应用示例简述 .Qpqbp 8  
1. 系统细节 [8k7-}[  
 光源 K#=)]qIk  
— 高斯激光束 He4sP
`&I  
 组件 ;P-xKRU!Xx  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 D3LW49  
— 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 \(lt [=  
 探测器 (9N75uCa  
— 视觉感知的仿真 H4HWr6  
— 高帽，转换效率，信噪比 "RG
.2
7  
 建模/设计 acWm+  
— 场追迹： GdqT4a\
S  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 xud  
Z#wmEc.}C  
2. 系统说明
mCtuR*z_  
QD0upYG  
Z6}B}5@y  
[~;#]az  
3. 建模&设计结果 "+js7U-  
"YlN_U  
不同真实傅里叶透镜的结果： 1;p'2-x  
4c2*)x$@  
.[1"Med J  
m8Q6ESg<*u  
4. 总结 93|u. @lEy  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 vjI>TIy  
ellj/u61bj  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 nn@"68]g  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 %@Nuzdp  
bJD2c\qoc  
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。 &p1Et  
a;eV&~  
应用示例详细内容 nT0FonK>  
|IqQ%;H  
系统参数 T`{W
$4XS  
%,rUN+vW  
1. 该应用实例的内容 3QDz0ct  
8>Hnv]p  
dZ&/Iz  
[X.sCl|  
mnM#NT5]  
2. 仿真任务 }d2]QD#O  
uhUC m  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 CUB=
T]  
@x">e][B  
3. 参数：准直输入光源 k,S'i#4q4  
H4 }^6><V  
V.kUFTCvf  
SrfDl*  
4. 参数：SLM透射函数 bWK}oYB*  
83UIH0(  
NAjK0]SRY  
5. 由理想系统到实际系统 zqg4@" p  
d#.9!m~.  
|q5R5m
Q  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 Kw}-<y  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 q9w6 6R  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 9u/
"bj  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 )/h~csy:~  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 xtyzy@)QL  
c *(
]pM  
s5>=!yX  
-"iGcVV  
NaC^q*>9  
应用示例详细内容 vW`{BWd  
wn[q?|1  
仿真&结果 XCO{}wU)>  
pC0l}hnUg  
1. VirtualLab中SLM的仿真 dI<s)!  
yzt6  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 \w{x-}  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 WR=e$;  
 为优化计算加入一个旋转平面 |?0Cm|?  
!']=7It{  
w+bQpIPM  
<l(6$~(-u  
2. 参数：双凸球面透镜 Y9ueE+6  
j"*ZS'0  
(Vglcj  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 zlIXia5  
 由于对称形状，前后焦距一致。 Fn*clx<  
 参数是对应波长532nm。 w@7NoD=  
 透镜材料N-BK7。 .w^M?}dx  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 {~ ZSqd  
`6`NuZ*6g  
VZ{aET!  
.Ya]N+r*  
P&C,EE$  
O.e^?ysp/  
3. 结果：双凸球面透镜 ?V%x94B  
a0OH  
 B\1F  
 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。 EZ*FGt6(  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 -XIjol(  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 a?K=  
GE
XT8f(7  
0PD]#.
+  
D+d\<":  
^?(A|krFg  
4. 参数：优化球面透镜 6*Jd8Bva\o  
,T?8??bZ  
n.p6+^ES  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 _Dl!iV05:  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 9'C k
V[  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 72@raA#
y  
 透镜材料同样为N-BK7。 ~aa`Y0Ws],  
LJDX6]4n  
Ath^UKO"  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 1tU}}l  
;AK;%  
J6/M
m7R  
J:Uf}!
D  
5. 结果：优化的球面透镜 'F^nW_ryW  
"*|plB  
R:kNAtK  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 /~V.qisZ  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 pUki!TA  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 O79;tA<k
 
1[o] u:m9U  
B)J.(k`p  
My0h9'K  
6. 参数：非球面透镜 SC)4u l%  
P|YBCH  
<n< @ O5  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 ~,KAJ7O_  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 YG$2ySkDhE  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 _;",7bT80  
Rq~\Yf+Pm
 
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 }C.M4{a\  
G=a.Wff  
"I?sz)pxG  
)nU%}Z  
6rP[*0[  
7. 结果：非球面透镜 ik02Q,J  
N#'+p5|>  
Y ::\;s
 
 生成期望的高帽光束形状。 @=q,,t$r  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 lob{{AB,!  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 LyO,]  
:#v8K;C  
#<|5<U  
[vb>5EhL!  
j>X;a39|  
8. 总结 j%Mz;m4y  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。  ZeD;  
@sv==|h  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 2P`QS@v0a=  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。  c'?4*O  
4Z>hP]7  
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。 &WAO.*:y  
E;\XZ<E  
扩展阅读 B MU@J  
0mo^I==J1  
扩展阅读 k.? aq  
 开始视频 B~oSKM%8R  
-     光路图介绍 O~
F/{:U  
 该应用示例相关文件： cY?< W/  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 bUbM}  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 o8\@R