[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) EDR;" G(N  
应用示例简述 O a_2J#~$  
1. 系统细节 r
5b5`f4  
 光源 &qki NS  
— 高斯激光束 &zsaVm8  
 组件 D?w?0b Eu  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 `}1IQ.3  
— 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 XqVhC):  
 探测器 ^|@t2Rp@  
— 视觉感知的仿真 A KO#$OJE  
— 高帽，转换效率，信噪比
PaF`dnJ  
 建模/设计 N|c;Qzl
 
— 场追迹： @[0zZX2EE  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 tBgB>-h(  
}2Y:#{m  
2. 系统说明 6(4FC?Y7  
;BV1E|j  
B\a-Q,Wf  
JcEPwF.  
3. 建模&设计结果 |3f?1:"Z  
?Kw~O"L8  
不同真实傅里叶透镜的结果：  ?[Od.  
<d,Qi.G4  
*%L:soM'Ll  
u8pJjn;  
4. 总结 c>~"Z-VtX  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 +Zu*9&Cx  

ANEW^\  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 A-\OB Nh  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 fu3/n@L  
*.wX9g9\  
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。 T]d9tX-  
V6Kw71'9  
应用示例详细内容 Q=lQy  
u1F@VV{  
系统参数 Qvh:
hkR  
+]-~UsM  
1. 该应用实例的内容 w-l:* EV8  
7A|n*'[T>  
=$6z1] ;3  
RiC1lCE  
:R+}[|FV  
2. 仿真任务 p\66`\\l  
GGcNaW'  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 M=hxO
t
a  
mGZ^K,)&OR  
3. 参数：准直输入光源 hER]%)#r  
F$P8"q+  
mt$0p|
B8  
4(>|f_$  
4. 参数：SLM透射函数 6m_ fEkS[  
Y.&nxT95=  
'+LbFGrO3  
5. 由理想系统到实际系统 ?s[ kUv+=  
LIYj__4=|  
!L4Vz7C  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ,h,DB=!K<  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ]ovP^]]V  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 S%zn
{1F  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 .}Va~[0j  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 -J8&!S8X  
T:&  
hw/:  
- Te+{  
WPT0=Hqp7  
应用示例详细内容 bK:mt`  
r
M/Ona2x  
仿真&结果 1sgI,5liUs  
^$-ID6  
1. VirtualLab中SLM的仿真 y/57 >.3  
CN4Q++{  
 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)。 H&`0I$8m  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 qyzmjV6J2  
 为优化计算加入一个旋转平面 g{wOq{7V  
yO\.dp  
,TL8`  
-?L~\WJAL  
2. 参数：双凸球面透镜 Lky<L96  
$m{-I=  
*9J>3  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 F uYjrzmx  
 由于对称形状，前后焦距一致。 _p0@1 s(U  
 参数是对应波长532nm。 BZHba8c(  
 透镜材料N-BK7。 }ZaZPB/_}P  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 l*eJa38  
s6=jHrdvv  
aX CVC<l  
f@Oi$9CZn  
66ULR&D8  
<k59Ni9  
3. 结果：双凸球面透镜 gEr@L  
*K}h >b 1  
klpYtQ  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 +9EG6"..@H  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 xZ
biEDU  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ;1x(~pD*o  
eO7 )LM4  
9BW"^$  
O7DaVlln  
FFC"rG  
4. 参数：优化球面透镜 JK.<(=y\  
FYe#x]ue  
r xlKoa  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 2h=QJgpCG  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 j >pv@D  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 wz[Xay9jW  
 透镜材料同样为N-BK7。 lqaOLZH  
AN)exU ?  
BOc2<M/\  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 o/dj1a~U  
*z?
Vy<u G  
\tCxz(vKz  
^&[Z@*
A8#  
5. 结果：优化的球面透镜 N$&)gI:  
zDK"Y{  
`2 6t+Tb  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 #E`wqI\'  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 QYB66g:  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 W=-:<3XL  
pDYcsC{p  
/&>vhpZ}  
 yxx9h3  
6. 参数：非球面透镜 CpGy'Ia
 
8bTE#2+-  
J?y0RX  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 .:wo ARW!  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 1\u{1 V  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 NQ3EjARZt  
G*N}X3H:o  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 =PM6:3aKh  
Y'&rSHI"  
cPp<+ ts  
qT153dNA&  
i:/Ws1=q  
7. 结果：非球面透镜 n[E/O}3& /  
cqd}.D  
n.l7V<1  
 生成期望的高帽光束形状。 tX.fbL@T  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 BbCaIt  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 H$M{thW  
4Pv Pp{Y  
3'jH,17lWV  
OAiSE`  
v\ <4y P  
8. 总结 -hU1wX%U  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 *S= c0  
2~B9 (|  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 &P:2`\'  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 bdYx81  
yM PZ}  
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。 sZh| <2  
9%iv?/o*L  
扩展阅读 P9f,zM-  
 k:i}xKu  
扩展阅读 pPH"6   
 开始视频 ir<K"wi(2  
-     光路图介绍 5sZqX.XVF  
 该应用示例相关文件： jccSjGX@w  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 =N^j:t  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 CFW#+U#U