[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) ~\kRW6  
应用示例简述 J$P]>By5:  
1. 系统细节 qxrOfsh  
 光源 +X- k)9  
— 高斯激光束 LS_QoS  
 组件 TfxKvol'  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 !C+25vup  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 onmO>q*  
 探测器 vLC&C-f  
— 视觉感知的仿真 Ln: y|t  
— 高帽，转换效率，信噪比 Y/hay[6  
 建模/设计 0FW=8hFp,  
— 场追迹： m[7a~-3:J  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 {:dE_tqo  
dG|\geD  
2. 系统说明 CkflEmfe  
8q0 .yhb  
}i[jJb`bY  
<37vWK1+  
3. 建模&设计结果 nDo|^{!L`  
q<UqGj7#   
不同真实傅里叶透镜的结果： V{*9fB#4L  
\"*l:x-u  
kOjq LA  
N;hq  
4. 总结 E }yxF.  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 l&yR-FJ7KY  
/bb4nM_E/  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 LRI_s>7  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 I2Us!W>6-  
1,mf]7k$  
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。
FStfGN  
2sTyuH
.  
应用示例详细内容 {jl4`  
Vy?w,E0^:  
系统参数 MaEh8
*  
b6i0_fOO  
1. 该应用实例的内容 *oPSkEA{  
vxm`[s|QC  
Pf!K()<uJ  
wx1uduT)  
-g>27EI5  
2. 仿真任务 byMO&Lb*  
6lhVwgy3A  
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。 }6KL  
h>n;A>k@N  
3. 参数：准直输入光源 [Cs2H8=#  
1zM`g_(#  
2D!'7ZD  
"pH+YqJ$  
4. 参数：SLM透射函数
'"TBhisky  
B845BSmh  
%_u3Np  
5. 由理想系统到实际系统 LY|h*a6Ym  
x}roPhZ  
*= D$  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 eGE,zkj FY  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 Gg&jb=  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 @-m&X2J+c  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 *0iP*j/]  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 |9Y9pked8  
F3qi$3HM  
_A,m@BCz  
U/ZbE?it>  
z XvWo6  
应用示例详细内容 h{! @^Q  
h!Ka\By8#  
仿真&结果 YcGqT2oLP  
XJlun l)(K  
1. VirtualLab中SLM的仿真 %'>. R  
?;*mSQA`J  
 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)。 vxwctJ&  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 S)~h|&A(  
 为优化计算加入一个旋转平面 ~E!"YkIr  
)~5`A*Ku  
@wg*~"d  
(zhmZm  
2. 参数：双凸球面透镜 !~ZL  
E u@TCw8@  
H"-p^liw  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 qV^H vZJ  
 由于对称形状，前后焦距一致。 qBpY3]/  
 参数是对应波长532nm。 uwIZzz  
 透镜材料N-BK7。 c)lK{DC  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 $$8"i+,K  
+EpT)FJX  
A$ S9 `  
& IDF9B  
YZoudX'"  
9 ROKueP  
3. 结果：双凸球面透镜 0]WM:6 h  
+28
FB[W  
;hg]5r_  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 fg,~[%1  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 n3)g{K^  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 w,l1&=d  
jR48.W  
gy>2=d  
>#kzPYsp  
8n'C@#{WV  
4. 参数：优化球面透镜 Vb1@JC9b  
3wr~P  
aMHIOA%Kh  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 Ek4aC3  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 p?!]sO1l  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 bFTWuM  
 透镜材料同样为N-BK7。 ckTnb  
beq)Frn^  
B4{A(-Tc  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Ck[Z(=b$$:  
xi.;`Q^#  
E`'+1  
7{b|+0W  
5. 结果：优化的球面透镜 Z1>pOJm  
mG2}JWA  
mp5]=6~:m  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 2S/^"IM["  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 [szwPNQ_  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。
+ W +<~E  
;z[yNW8  
XL"e<P;t  
*D\nsJ*g  
6. 参数：非球面透镜 9,9( mbWJv  
m=n V$H  
4BCZ~_  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 k1%Ek#5  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ZLO_5#<  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 Oo#wPT;1^(  
- BocWq\  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 7#<|``]zNf  
zKI(yC  
CE?R/uNo{  
>Cf]uiR  
PPmZ[N9(;  
7. 结果：非球面透镜 QGsUG_/_P  
7&+Gv6E  
d2 d^XMe!  
 生成期望的高帽光束形状。 AU >d1S.  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 9,F(f}(t  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 'r'uR5jR  
O[8Lp?  
KJ~f~2;  
v|`)
~"~  
z?cRsqf  
8. 总结 <x1(}x:u`  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 VNMhtwmK,  
D'</eJ  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 <iTaJa$0m  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 578Dl(I#)  
w%L0mH2]ng  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 8^HMK$  
9@^/ON\O  
扩展阅读 c !5OK4+Z  
xo?f90+(  
扩展阅读 mjH8q&szf  
 开始视频 ^D6JckW  
-     光路图介绍 {)`5*sd  
 该应用示例相关文件： zf^!Zqn[8z  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ##FN0|e&  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 (?~F}u v