[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) g~i%*u,Y<  
应用示例简述 IyfhVk?  
1. 系统细节 U:n3V  
 光源 ..g?po  
— 高斯激光束 AQH\ ;L  
 组件 L6-zQztn  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统
z[q#Dw  
— 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 <:rbK9MIl  
 探测器 Ur/+nL{  
— 视觉感知的仿真 KkJK5dZo  
— 高帽，转换效率，信噪比 `Z3p( G  
 建模/设计 ~T_4M  
— 场追迹： =I}8-AS~V  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 d/fg  
cn~M:LW23  
2. 系统说明 M' d ,TV[  
CPto?=*A  
0+]ol:i  
V#Hg+\{d  
3. 建模&设计结果 B7^*
xskH  
%xq/eC7  
不同真实傅里叶透镜的结果： I|27%i  
>8*J ;(:W  
Ob"48{w$  
X
4"D Lt"  
4. 总结 Q,.[y"m9Y.  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Sl?@c/Ng  
?=22@Q}g  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 <ETR6r  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 t3dvHU&Z:  
=68
CR[H  
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。 cM= ?{W7~  
j~IX  
应用示例详细内容 q (?%$u.  
;E"TOC  
系统参数 yv@td+-"D  
7NY9UQ  
1. 该应用实例的内容 VKjDK$  
oY#62&wk4  
Aw38Tw  
yMQZulCWE  
]W-7 U_  
2. 仿真任务 %SHjJCS3  
lBbUA)z6  
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。 Z uh!{_x;  
a2{nrGD  
3. 参数：准直输入光源 UY
)e6 Zd  
[HV>4,,3"  
Od?M4Ed(  
&rcC7v K9  
4. 参数：SLM透射函数 1h"CjOp,7  
-t<8)9q(  
A1mxM5N  
5. 由理想系统到实际系统 :KJG3j?   
JwkMRO  
ww_gG5Fc$  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ]7*Z'E  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 \5]${vs&s  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 NaR/IsN8%  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 _x.<Zc\x  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 j"8f,er  
{Q&@vbw'  
qMk"i@"  
,}("es\b  
7lo`)3mB  
应用示例详细内容 (&=<UGY(w  
]/o0p  
仿真&结果 A
c0^`  
i|@lUXBp  
1. VirtualLab中SLM的仿真 Qj?qWVapA  
$*%ipD}f  
 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)。 M!{;:m28X!  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。
C&&*6E5  
 为优化计算加入一个旋转平面 1YGj^7V)|Z  
HG1)q\Xd  
y5td o'Ex  
q,ry3Nr4n  
2. 参数：双凸球面透镜 B{#
*PAK=  
'^TQ Ubw  
w3,1ImrXp  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 A,tmy',d"  
 由于对称形状，前后焦距一致。 4`x.d  
 参数是对应波长532nm。 KxEy N(n  
 透镜材料N-BK7。 H%!ED1zpA  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 DrG9Kky{  
*u2pk>y)  
;3nR_6\  
k/"^W.B aj  
MOiTzL*  
j^t#>tZS  
3. 结果：双凸球面透镜 AgOw{bJ%  
sHk,#EsKH  
uafSz@`  
 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。 d)G'y  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 $.a4Og2  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 M^i^_}~S;  
tD G[}j  
J 8/]&Ow  
#HMJBQ4v#  
mfYY?]A*+  
4. 参数：优化球面透镜 ]kJinXHW  
Km5#$IiP;  
j{.P'5e@pZ  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 To x{Sk3L  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 20 j9~+  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 Q7 dXTS4H  
 透镜材料同样为N-BK7。 bNUb  
>dnH  
jTo-xP{lC  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 T-0[P;  
g]'Rw
I  
l?F&I.{J  
tBtG- X2  
5. 结果：优化的球面透镜 ;.=ZwM]C  
=%p%+F@RlW  

mA ^[S.!  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 n=HId:XT  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 q*^Y8s~3I  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 X8F@U ^@  
C'HW`rh.^  
d)'am 3Q  
NWuJ&+gcO5  
6. 参数：非球面透镜 /H_,1Fu|  
y*
Egt`W  
bITc9Hqc  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 < ag|
#  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ]K]$FX<f  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ~$#"'Tl4J  
=B}a +0u!  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 8PQn=k9  
]9xuLJ)  
#Y*?
kTF  
7j9:s>D  
>900I4]I  
7. 结果：非球面透镜 P@gVzx)M  
^DL}J>
F9G  
w"s;R8  
 生成期望的高帽光束形状。 )7U^&I,  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 OnNWci|7  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 -WDU~VSU  
_ >)+ u  
kz|2PP  
tx$kD2  
OH`| c  
8. 总结 W|IMnK-  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 cC{eu[ XW  
08J[9a0[  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 `Yk~2t"V  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ].W)eMC*c(  
uFseO9F.2  
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。 ^[K3]*!@  
6S#Y$2 P  
扩展阅读 /}G+PUk7  
^ olaq(z  
扩展阅读 ?F{sym@i  
 开始视频 `6`p~  
-     光路图介绍 ao4"=
My*G  
 该应用示例相关文件： <Fkm7ME]  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 yc4?'k!  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 wul$lJ?tE