[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)
(KnU-E]L  
应用示例简述 Ktn:6=,  
1. 系统细节 l$g \t]  
 光源  -wQ@z6R  
— 高斯激光束 2OsS+6,[x  
 组件 y4j\y ? T8  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 -X_dY>>s  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 '))K' u  
 探测器 ZXC_kmBN/  
— 视觉感知的仿真 D&!c7_^  
— 高帽，转换效率，信噪比 wL~-k  
 建模/设计 uXo?  
— 场追迹： jkV9$W0  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 nUf0TkA  
s%i \z }/  
2. 系统说明 v^3s?VD  
f:KZP;/[c  
%abc-q  
6\vaR#  
3. 建模&设计结果 k]9+/$  
\/F*JPhy  
不同真实傅里叶透镜的结果： Czb:nyRj  
Mew,g:m:  
yyM`J7]J  
{wv
Bs87  
4. 总结 JiFB<Q\  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ^5rB/y,  
 EHk$,bM  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 2U@:.S'K  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Q)2i{\GPVn  
a[@Y>  
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。 )LTX.Kg  
e5#?@}?  
应用示例详细内容 9Xh1i`.D  
*>E_lWW.  
系统参数 6 l7iX]  
tP4z#0r2  
1. 该应用实例的内容 G>,43S!<  
pMd!Jl#(N  
^X ~S}MX  
U3~rtc*  
QzS=oiL  
2. 仿真任务 NK6~qWsu  
qW`DCZu  
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。 $g_|U:,  
\hI|I!sDWy  
3. 参数：准直输入光源 aRy" _dZ2  
1|:'jK#gE  
=HjC.h  
%#TAz7  
4. 参数：SLM透射函数 & tjL*/  
lQ&J2H<
w  
W/<Lp+p  
5. 由理想系统到实际系统 Cs2kbG_  
1>L8EImx]V  
)zkr[;j~`  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 TeKU/&fkc  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 z||FmL{  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 j937tn!Q  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 q\xsXM  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 s*R UYx  
VUC_|=?dL  
QL:Qzr[  
>dXB)yl  
d)GR]^=r  
应用示例详细内容 F},kfCFF  
%E[ $np>  
仿真&结果 S 9|^VU  
C5Mpm)-%  
1. VirtualLab中SLM的仿真 49= K]
X  
mFt\xGa  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 cN`P5xP'  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ssAGWP  
 为优化计算加入一个旋转平面 qtuT%?wT@Z  
!X`cNd)0Xo  
u)vS,dzu  
duc\/S'  
2. 参数：双凸球面透镜 5Gm8U"UR  
=^z*p9ZB  
Tnas$=J  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 mQ3gp&d3W  
 由于对称形状，前后焦距一致。 +xQj-r)-  
 参数是对应波长532nm。 G"ixw  
 透镜材料N-BK7。 b^A7R{G7  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 n.Y45(@E  
h{ZK;(u$  
1n[wk'}qf4  
9Y?``QBN  
B<ZCuVWH:  
*ZIX76y<!A  
3. 结果：双凸球面透镜 Nz:p(
X!  
!QCErE;r  
)5fly%-r)  
 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。 'sTc=*p/  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 l!": s:/'  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 L s+
zJ1  
r{f
$n  
#)s +I2  
:lu"14  
>^SQrB  
4. 参数：优化球面透镜 TN<"X :x9  
sGE%zCB  
OS1f}<  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 %S^:5#9  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 Mm!;+bM%  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 h@J3+u<  
 透镜材料同样为N-BK7。 n8JM 0 U-  
9*XT|B  
IFW7MF9V  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 k%iwt]i%  
?xuWha@:  
dh1 N/[  
~du U& \  
5. 结果：优化的球面透镜 5Q:%f  
@'y
8* _  
(B%[NC6  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 M"-.D;sa1  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 ^1<i7
u  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 -Rx;"J.H  
[;UI8Stw  
5BK3ix*L  
uo;m  
6. 参数：非球面透镜 W$W w/mcl+  
SiJ{  
wk'&n^_br  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 U }I#;*F  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 2B
5Ez,'#x  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 }}bMq.Q'  
u|k_OUTq  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 B ]sVlbt  
oE2VJKs<B  
gSf>+|  
74&{GCL  
4~8-^^  
7. 结果：非球面透镜 tY:,9eh7B  
ab#z&jg!  
/82E[P"}6R  
 生成期望的高帽光束形状。 &.PAIe.  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 F!w|5,)  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ^/#8 "  
9<kMxtk$  

Vv+ oq5hf  
\tY7Ga%c  

FYb]9MX  
8. 总结
K@Xj)  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 /c6]DQ<?  
`wr*@/P  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 sCp)o,;  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。
QL2 `X2  
*SpE XO  
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。 0f
K#:6  
fwh/#V-i  
扩展阅读 G:`So  
jVHS1Vsei  
扩展阅读 y=jZ8+M   
 开始视频 P% 8U  
-     光路图介绍 %!A-K1Z\D  
 该应用示例相关文件： q(4Ny<=,'K  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 Mm1
>g~o  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 /LtbmV