[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) *0eV9!y  
应用示例简述 i~AReJxt7  
1. 系统细节 gHkHAOe/  
 光源 kj.9\  
— 高斯激光束 KF5r?|8M  
 组件 @HSK[[?  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 XN>bv|*q  
— 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 Fq!_VF^r  
 探测器  ^u#iz  
— 视觉感知的仿真 LXsZk|IhM  
— 高帽，转换效率，信噪比 )n1[#x^I  
 建模/设计 cH4PrMm&  
— 场追迹： uFb 9Ic]`  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 U 8p %MFD  
]h&1|j1  
2. 系统说明 j_~mP>el)  
Bd)Cijr  
Lfdg5D5.P  
I}5e{jBB  
3. 建模&设计结果 9$U4x|n  
%W2U$I5  
不同真实傅里叶透镜的结果： D`mr>-
Y  
2"6qg>]-t  
_Gaem"k|  
?Yf v^DQ5  
4. 总结 Ewq@>$_!  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 HZ}Igw.Z  
{&^PDa|nD  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 I{WP:]"Yf  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Iz'Et'w8!  
XGbpH<
 
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。 o1?-+P/  
?*yB&(a:8  
应用示例详细内容 7:Rt) EE2  
C984Ee  
系统参数 Rg\4#9S JF  
~e]B[>PT  
1. 该应用实例的内容 pwS"BTZ  
5GgH6  
^k$Bx_{  
,EVPnH[F~  
' Q(kx*;  
2. 仿真任务 SdYbT)y  
WiB~sIp  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 /DyeMCY-  
QxxPImubB  
3. 参数：准直输入光源 aPK:k$.  
>;Vfs{Z(q  
Fj2z$  
H_t0$x(\  
4. 参数：SLM透射函数 s3yGL  
&Xh>w(u  
Z!^>!'Z  
5. 由理想系统到实际系统 -sZ'<(3  
9[&ByEAK  
"+Ys}t~2  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 7CSz  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 Im!b-1  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 :4Nv6X61  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 2#3`[+g<n  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 V_D wHq2  
g-_=$#&{  
TQNdBq5I6  
ts@Z5Yw*!  
tc)Md]S  
应用示例详细内容 im9EV|;  
k\;D;e{  
仿真&结果 ~TXu20c  
p-)@#hE  
1. VirtualLab中SLM的仿真 0zT-]0  
$gz8! 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)。 GD d'{qE6  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 LklE,W  
 为优化计算加入一个旋转平面 z;2& d<h  
?I?~BWu  
l;A'^  
#>\
SK  
2. 参数：双凸球面透镜 }vx,i99W?  

;-Os~81o?  
+l/kH9m  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 9
xq3>(  
 由于对称形状，前后焦距一致。 AB,(%JT/2{  
 参数是对应波长532nm。 ub9[!}r't  
 透镜材料N-BK7。 N~IAm:G}[  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ,Nhv#U<$  
%saP>]o  
5 -|7I7(G$  
htL1aQ.  
59SL mj  
N%Y!{k5T7  
3. 结果：双凸球面透镜 !\d~9H%`B  
^W%F?#ELN2  
KehM.c^  
 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。 WbhYGcRy  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 V#.pi zb  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 gg^iYTpt  
0<uLQVoR2n  
w/*#TDR  
$uFvZ?w&  
iRkUL]H@&  
4. 参数：优化球面透镜 u$zRm(!RB  
Bsg^[~jWJu  
x\
~ <8o  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 YT'V/8US  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 8%YyxoCH  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 pV(Mh[ }P  
 透镜材料同样为N-BK7。 O/ItN5B ;  
;Gn>W+Ae M  
W.cc!8  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 i%<NKE;v7m  
/AOGn?Z3  
{{_v.d~1  
RFFbS{
U*  
5. 结果：优化的球面透镜 &nVekE:!  
?f3R+4  
8EdaqF  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 6bjZW ~  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。
W)D?8*  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 [.xc`CF  
/4+Q; P  
I9aiA
D0s  
sKKc_H3YSH  
6. 参数：非球面透镜 3WwCo.q;m  
d/Wp>A@dob  
`EvO^L  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 |Rx+2`6Dp  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 5%
QYe]D  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 !T:7xEr  
=?+w5oI0  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 qLxcr/fK  
m*jE\+)=^  
W+=j@JY}q9  
*>zOWocxD  
K8-1?-W  
7. 结果：非球面透镜 eNi#% ?=WB  
Eu
l3 {+]  
Y?0x/2<  
 生成期望的高帽光束形状。 xW9R-J\W  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 6(htpT%J  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 R)$]r>YZF  
(6mw@gzr  
h:C:opa-=  
c2
:
,  
XVfUr\=,T  
8. 总结 LX&O"YY  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 [okV[7  
=MM+(mD  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 (vi^ t{k  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 L[Y$ `e{zd  
&YD+s%OL  
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。 #hs&)6Sf  
F g):>];<9  
扩展阅读 qM 1ZCt  
g[@0H=  
扩展阅读 UA6 C/  
 开始视频 U Rq9:{  
-     光路图介绍 1>OU~A"  
 该应用示例相关文件： y0O e)oP  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 7.2!g}E  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 b">"NvlB