[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) KXR  
应用示例简述 `cVG_=2  
1. 系统细节 OZ7MpQ  
 光源 McA,  
— 高斯激光束 w`i3B@w  
 组件 a:@Eg;aN*O  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 Y}F+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 JqFFI:Q5
a  
 探测器 ,wnF]K2D0  
— 视觉感知的仿真 <;_X=s`f,  
— 高帽，转换效率，信噪比 `bivAL  
 建模/设计 79S=n,O  
— 场追迹： qzV:N8+,`  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 zJtYy4jI)  
!_zmm$bR  
2. 系统说明 Y$%Ze]~  
_.\p^ HM  
\}G/F
!  
%hOe `2#$  
3. 建模&设计结果 (}c}=V  
M-0BQs`N  
不同真实傅里叶透镜的结果： ~ dmyS?Or  
@u$4{sjgf\  
_H@S(!  
"EhA _ =i  
4. 总结 "EHwv2Hm>  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 [%YCupr#  
iQs(Dh=*  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 H?^Poe(=(  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 }J"}poB:  
]6FpUF#<D  
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。 P(qUx9  
:Q!U;33aG  
应用示例详细内容 m$0T"`AP`  
B!rY\ ?W  
系统参数 1;g>?18@  
-bcm"(<T'  
1. 该应用实例的内容 yv]/A<gP+  
7$}lkL  

K^?/  
n
:Ka@  
.kGg}  
2. 仿真任务 lc#su$xR>  
"J3@Z,qW  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 jQ(qaX&  
3zv_q&+8b  
3. 参数：准直输入光源 ( *UMpdj  
UC\CCDV#^  
ST] h NM  
:anUr<  
4. 参数：SLM透射函数 =P-kb^s  
.Hc]?R]  
N'=8Dj  
5. 由理想系统到实际系统 ;| )&aTdH  
M')f,5i&$  
}&bO;o&>  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 I?EtU/AD  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 <`+U B<K  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 3g0[(;  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 ( Y'q%$  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 V80g+)|  
IlN9IF\9L  
4'RyD<K\  
|B./5 ,nSS  
ncuqo'r  
应用示例详细内容 4l<%Q2  
j;WZ[g#t  
仿真&结果 dmgoVF_qR  
>WVos 4  
1. VirtualLab中SLM的仿真 lc?9B  
N\1 EWi  
 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)。 Y(h86>z*w  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 Po~{Mpe  
 为优化计算加入一个旋转平面 w@ALl#z;}  
nYhI0q  
P+tRxpz  

JPJ&k(P  
2. 参数：双凸球面透镜 4^/MDM@  
yr8 b?m.x  
!YYI{BJ7:N  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ~4IkQ|,  
 由于对称形状，前后焦距一致。 2uujA* ^  
 参数是对应波长532nm。 >c %*:
a  
 透镜材料N-BK7。 o/??w:'  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 "ld4v+o8l  
F6^Xi"R[  
]06orBV  
$2I^ ;5r[  
V9
Z  
~U"puEftbs  
3. 结果：双凸球面透镜 c~ x  
moz*=a  
Ns ezUk8'  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 TC[(mf:8  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 +OEqDXR+_  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 Ilf;Q(*$>>  
X$mCn#8m  
V&e9?5@  
"L ,)4v/J  
8);G'7O  
4. 参数：优化球面透镜 TQhu$z<  
R(.5Hs  
1V/?p<A  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 <yNu/B.M  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ' 5tk0A  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ^UJB%l  
 透镜材料同样为N-BK7。 =Pj+^+UM  
B=!&rKF  
IZ2(F,{o  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ?F=^& v8  
1 >}x9D  
X>-|px$vy  
o*5iHa(Qm  
5. 结果：优化的球面透镜 d1]1bN4`"0  
B:X,vE  
\mo NpKf  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 (D5sJ$&E@\  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 b aO^Z  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 O-uno{Fd*  
^osXM`  
A.YXK%A%  
Vf*Z}'  
6. 参数：非球面透镜 S&JsDPzSd  
WgTD O3  
dilom#2l  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 7$zeRYD+  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 V9:Jz Q=?`  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 I5%#A/|z  
=tS#t+2S  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 N e<D'-  
chC= $(5t  
DWwPid} "  
fHV%.25  
3QF/{$65!  
7. 结果：非球面透镜 ]I^b&N  
?:AD&Dn  
63PSYj(y  
 生成期望的高帽光束形状。 }N0$DqP  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 Y n7z#bu  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 EGMIw?%Y`-  
I6e[K(7NY  
|L<p90  
tv 7"4$T  
nRHxbE}::  
8. 总结 xO_u  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ZJf:a}=h  
ZBuh(be  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 E' _6v  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 =nff;Xu  
E (.~[-K4  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 I83 _x|$FZ  
roM!%hb  
扩展阅读 `8lS)R!  
K6EG"Vv!  
扩展阅读 }bZb8hiG  
 开始视频 OB4nE}NO  
-     光路图介绍 wTe 9OFv  
 该应用示例相关文件： 8|) $;.  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 Whl^~$+f  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 SVn $!t