[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) G1t\Q-|l0  
应用示例简述 M'`;{^<  
1. 系统细节 }~h'FHCC+  
 光源 <XT
U8G  
— 高斯激光束 \ 6EKgC1  
 组件 2,vB'CAI  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 t:JI!DR  
— 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 [U#72+K  
 探测器 ,y9iKkg  
— 视觉感知的仿真 /!}'t  
— 高帽，转换效率，信噪比 j` E +qk  
 建模/设计 .0u/|Yx  
— 场追迹： "M|P+A  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 Y $g$x<7  
qj01]  
2. 系统说明 k"kJ_(  
)CI1;  
o ]Jv;Iy@?  
|8%m.fY`  
3. 建模&设计结果 5dx&Qu'}ZS  
&`Y!;@K9W#  
不同真实傅里叶透镜的结果： Vh3Ijn  
2;L|y._`w  
iFSJL,QZ3  
#jpoHvth  
4. 总结 6b8;}],|  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 %or,{mmiM:  
H?}[r)|(3i  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 k^$+n_  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 uUE9g  
Q@e[5RA+]  
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。 at!Y3VywG  
KPSh#x&I  
应用示例详细内容 IYWjHE+)d  
syx\g
z  
系统参数 ERUt'1F?]  
n}A\2bO  
1. 该应用实例的内容 OQ :dJe6
 
0s#vwK13  
?#0snlah|  
s#h8%['  
oMcK`%ydm  
2. 仿真任务 YL jHt\  
QQk{\PV  
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。 rA0,`}8\  
UX`]k{Mz  
3. 参数：准直输入光源 y AF+bCXo  
8,?v?uE  
xy+QbDT  
_FbC{yI8;  
4. 参数：SLM透射函数 PIA)d-
Z  
F Kc;W  
2y0J`!/)  
5. 由理想系统到实际系统 y`e4;*1  
3`hUo5
K  
z^o1GY  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 n<Svwa}  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 u^I(Ny  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 6nDV1O5  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 "`}~~.q  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 m,3er*t{  
d lH$yub  
CZ2`H[8  
RVtQ20e";r  
a\kb^D=T  
应用示例详细内容 Ap&)6g   
IWVlrGyM  
仿真&结果 LW#M@  
%v5R#14[n  
1. VirtualLab中SLM的仿真 ci,+Bjc  
s30 O@M))  
 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)。 "Z,q?Fc  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 nGZX7Fx5  
 为优化计算加入一个旋转平面 < V\Y@Ei+  
@e~]t}fH  
:/YO ni1h  
 (dJI_A  
2. 参数：双凸球面透镜 \8uo{#cL8  
0?7XtC P<  
RnVtZ#SCh  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 s*M@%_A?  
 由于对称形状，前后焦距一致。 ;y?);!g  
 参数是对应波长532nm。 ?<X(]I.j  
 透镜材料N-BK7。 |ifHSc.j<  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 fi P
IAT}  
P#kGX(G9!  
k0?ZYeHC  
k!jNOqbb  
ir>]r<Zl  
,lYaA5&I  
3. 结果：双凸球面透镜 RR1A65B  
Hyk'c't_O  
>Dm8m[76  
 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。
rt]S\  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 @z6!a  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ;'T{
li2  
g]mtFrP  
FD7H@L5
 
A)nW  
n_[i0x7#  
4. 参数：优化球面透镜 Dkw%`(Oh/,  
+\`vq"e  
4
YG/`P  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 8$P>wCK\l  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 1ZJ4*bn  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 R5Yl1   
 透镜材料同样为N-BK7。 AWr}"r?s  
qcB){p+UQ  
&!.HuRiuC  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 qX:B4,|ck  
`ue[q!Qq  
<~Qi67I  
-xmf'c9P  
5. 结果：优化的球面透镜 '3tw<k!1{.  
cleOsj;
S  
@B1{r|-<^  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。  {E9v`u\  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 E,G<_40  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 N?r>%4  
9 wa,k  
Q ~|R Z7G  
8 ,}ikOZ?  
6. 参数：非球面透镜 jrJR1npB  
sPYX~G&T  
<zfe}0  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 %Tcf6cK"  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ~GB=Nz  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 F%.xuL
W  
mLL$|  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Ng<1Sd|MV  
[5ethM  
w*LbH]l<-  
tn<6:@T  
e29y7:)c=  
7. 结果：非球面透镜 WnxEu3U  
3><u*0qe%I  
\^532FIw6  
 生成期望的高帽光束形状。 i s"vekC  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 6XUuGxQV/  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 S)\8|ym6!  
\3Jq_9Xv  
WO</Q6+  
- V) R<  
[$\>~nj=  
8. 总结 gp  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 $3 8gs{+  
m@qqVRn#)  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 1$LIpx  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 CmC0k-%w  
Hhv$4;&X  
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。 U{1z;lJ  
KsdG(.I+ek  
扩展阅读 QX
Q  
D[Iqn  
扩展阅读 Vu]
h4S:  
 开始视频 }C6@c1myq-  
-     光路图介绍 8OAg~mQ15(  
 该应用示例相关文件： UmP'L!  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 F-0UdV  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 #s"B-sWE