[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) 9RY}m7
 
应用示例简述 r D|Bj(X8  
1. 系统细节 cA`X(Am6]g  
 光源 wQX%*GbL2  
— 高斯激光束 pbqJtBBDDS  
 组件 6Ou[t6  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 nAyyjd3!S  
— 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 J8hH#7WMS  
 探测器 #:nds,  
— 视觉感知的仿真 Q_A?p$%;L  
— 高帽，转换效率，信噪比 >8DZj&j  
 建模/设计 wdEQB-d
A  
— 场追迹：
YuzgR;Z  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 '>UQsAvm  
)H<F([Jri  
2. 系统说明 &fwb?Vn4  
"@&I*1&  
y-vBC3  
zA&]#mc  
3. 建模&设计结果 IaRq6=[  
.4,l0Nn`W  
不同真实傅里叶透镜的结果： uh~,>~a|  
K$~Ja  
q]z%<`.9*  
<{A|Xs  
4. 总结 1.q a//'RW  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ~H`(zzk  
I#](mRJ6  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 YDiru  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 )cxML<j'  
_6MNEoy?  
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。 ?r(Bu  
08;t%[R  
应用示例详细内容 r`d.Wy Zj  
@m ?&7{y#?  
系统参数 m-}6DN  
r!O4]j_3  
1. 该应用实例的内容 8J+:5b_?  
*qL"&h5W  
aZYs?b>Gm  
l|~SVk|  
|PW.CV0,  
2. 仿真任务 di#:KW  
Ih5F\eM  
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。 <}^l MBa  
tU(vt0~b  
3. 参数：准直输入光源 mi$*,fz  
Mj-B;r  
;PG,0R`Z;  
.g95E<bd  
4. 参数：SLM透射函数 *61G<I  
}TAHVcX*p  
X4:SH>U!  
5. 由理想系统到实际系统 73'.TReK  
wUbL
w  
"r.eN_d  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 =[V  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 9x[|75}l  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 ixIfJ  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 $sR-J'EE!  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 Fwv(J_'q  
vd!|k5t[d  
?*)wQZt;  
i2+vUl|;Z  
4+_r0  
应用示例详细内容 Zp*0%x!e  
[}!obbM  
仿真&结果 E;C=V2#>[  
\hT=U*dMR  
1. VirtualLab中SLM的仿真 qT+:oMrTSm  
Um\_G@  
 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)。 ImVHX~qHJ  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ^N_?&pgy  
 为优化计算加入一个旋转平面 G%RhNwm  
$mp'/]  
t|y`Bl2  
l\{{iAC]I  
2. 参数：双凸球面透镜 a)GT\1q  
gXI8$W>  
BSib/)p  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 >,. x'{  
 由于对称形状，前后焦距一致。 |=9=a@l]P  
 参数是对应波长532nm。 R-2V C  
 透镜材料N-BK7。
>X!A/;$  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 -%#F5br%  
IHlTp0?
  
=ADdfuKN  
JHZ`LWq  
=/jCDY  
)dgooq  
3. 结果：双凸球面透镜 UjI-<|  
B&oP0 jS  
M8wEy_XB1  
 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>
L@P`d  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 #
+,O  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 #XJ`/\E]  
IJt8* cw  
nY[]k p@  
8bIwRVA2\  
M;Dk$B{;R  
4. 参数：优化球面透镜 iCrLZ"$M  
wkwsBi  
^E3i]Oem  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 zU1[+JJY"{  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 +Y  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 AT%@T|  
 透镜材料同样为N-BK7。 j >wT-s  
!?~>f>js_l  
] oh.w  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 PLmf.hD\  
4dwG
6-  
lZa L=HS#L  
C_JDQByfL  
5. 结果：优化的球面透镜 *?GV(/Q  
$WV N4fg  
}.j09[<  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。
L~])?d  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 e:&(y){n(  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 pl{Pur ;i  
MSw:Ay[9  
If*t$f>y4N  
~20O&2  
6. 参数：非球面透镜 zsZP\  
*&VqAc%qD  
UFox
v)  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 CQ+WBTiC  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 R} #6  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ;ESuj'*t  
2}^fhMS  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 oL2 a:\7  
e(NpX_8  
^l(Kj3gM  
.jfkOt?2  
mz~aSbb|  
7. 结果：非球面透镜 vQ/&iAyut  
-8]M ,,?  
%;Dp~T`0  
 生成期望的高帽光束形状。 ]hxE^/87  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 P;#}@/E  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。  OEN!~-u  
+4,v.B@  
)OAd[u<  
p+;[i%`  
^\X-eeA  
8. 总结 -R[ *S "  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。  3O:gZRxK  
`6.rTs$<  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 QQ5G?E  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 YRy5.F%?  
];.H]TIc6  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 +s}"&IV%  
Q9`}dYf.  
扩展阅读 St6U  
`~bnshUk  
扩展阅读 h7( R/Rf  
 开始视频 F .(zS(q  
-     光路图介绍 L;7x2&  
 该应用示例相关文件： U/e$.K3v  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 o0nKgq'w|x  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 ]&')#YO