[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) qT4`3nH:  
应用示例简述 ZD$I-33W  
1. 系统细节 Kuk@x.~0m  
 光源 9n\v{k=  
— 高斯激光束 VzcW9'"#  
 组件 AGVipI #  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 |qf9-36  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 JE$$6X  
 探测器 ;t@^Z_z,CR  
— 视觉感知的仿真 5$$]ZMof  
— 高帽，转换效率，信噪比 3rX8H`R  
 建模/设计 Z%r8oj\n  
— 场追迹： ?4Zo0D
iUB  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ,p..h+l  
dGR #l)  
2. 系统说明 tf9a- s  
3+M+5  
 Zzr  
PC!X<C8*  
3. 建模&设计结果 o1<Z;2#  
xn7bb[g;  
不同真实傅里叶透镜的结果： jouT9~[L'  
qNbgN{4  
`%0k\
,}V  
1swqs7rR|  
4. 总结 8';huq@C{  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 mDIN%/S'  
v;R+{K87  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 *3!ixDX[r  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 TbhsOf!  
&uu69)u  
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。 +}!FP3KgT  
(0bX
sfe  
应用示例详细内容 %0Ke4
c  
3VmF1w 2  
系统参数 --|L?-2k,  
7.1FRxS  
1. 该应用实例的内容 <o&\/uO~H  
fhQ}Z%$  
%KmhR2v  
]Saw}agE[%  
n%:&N  
2. 仿真任务 *6P)HU@  
5JRj'G0I  
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。 u1i ?L'  
,L7:3W  
3. 参数：准直输入光源 I r;Z+}4>Y  
E,:E u<  
fIg~[VN"  
wDS(zG  
4. 参数：SLM透射函数 XYsU)(;j  
SI@Yct]<g  
*f( e`3E  
5. 由理想系统到实际系统 B#;0{  
K_E- Hgg_  
#^&.*'z%z  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 =5Auk5&  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 /A~+32B  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 -z$&lP]  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 _Zs]za.#)|  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 /C)FS?=  
uA2-&smw  
9,zM.g9Qv  
!2Q>  
f.SmCgG  
应用示例详细内容 0al8%z9e@  
y?s8UEC  
仿真&结果 nzK"eNDN.  
;BM
m47<  
1. VirtualLab中SLM的仿真 2r|!:^'?W  
N$SJK  
 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)。 edy6WzxBcm  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 19t'  
 为优化计算加入一个旋转平面 aY7.<p*a  
#Qp.O@e  
Z*r
A~`@K6  
2dF:;k k  
2. 参数：双凸球面透镜 .5~W3v <  
].eY]o}=  
eL+L {Ac  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 s*B-|  
 由于对称形状，前后焦距一致。 {PCf'n  
 参数是对应波长532nm。 .{|AHW&0<  
 透镜材料N-BK7。 =abth6#)  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 `(9B(&
t^,  
Nh[{B{k  
Mwdw7MZ"S  
DgLSDKO!  
FDAREE\j  
q$Ol"K@  
3. 结果：双凸球面透镜 d.7Xvx0Yww  
B`4[@$  
qKL_1 ~  
 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。 [\ JZpF  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 Wb4%=2Qn  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 '7F`qL\/#(  
L#e|t0'#  
5m+:G
iI  
N[}XLhbt  
Dz&4za+{  
4. 参数：优化球面透镜 RU`TzD  
Lw
UvM  
I
EzZ$9,A5  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 utwh"E&W  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 kmW!0hm;e  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 D0QXvrf  
 透镜材料同样为N-BK7。 e_6 i896  
(6\A"jey\x  
PyHE>C%  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 3F}d,aB A  
72-@!Z0e  
udc9$uO  
0t4i'??  
5. 结果：优化的球面透镜 dbZPt~S'$  
OClY,@  
R4qk/@]t  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 _F3vC#  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 xDlC]loi7  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 kD;BwU[  
BLJ-'8G  
;8b f5  
&FanD  
6. 参数：非球面透镜 9Pb0Olh  
etDB|(,z  
yz+r@I5  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 [D?E\Nkk  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 be@MQ}6>  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 W@0(Y9jdg  
(^Ln|3iz  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 l`u*,"$  
%Mu dc  
eX$Biv1N  
7:;V[/  
M>^IQ  
7. 结果：非球面透镜 z DK+8  
+*!!  
]zm6;/S  
 生成期望的高帽光束形状。 >]`x~cE.5  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 9!OpW:bR|  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 &Y&zUfA  
c
*W$wr  
}qg!U
m0  
5Tu.2.)N  
$pKS['J0  
8. 总结 'F~
u \m=E  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 4H:WpW*r  
 e?7paJ  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 +1y#=iM{  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ^Ve^}|qPc  
Ob6vg
^#  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 4>W`XH  
~,:f,FkSQ  
扩展阅读 N4:'X6u;  
c'6H@m#=  
扩展阅读 gM*s/,;O"  
 开始视频 U!5@$Fu  
-     光路图介绍 YJy*OS_&  
 该应用示例相关文件： _pS%tPw  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 oxzNV&D[{`  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 X_qXH5^%