[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) 2t-w0~O  
应用示例简述 AQlB_@ b  
1. 系统细节 ]:
59c{O  
 光源 _!R$a-  
— 高斯激光束 Jpj=d@Of70  
 组件 [d6!  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 #Ub_m@@4  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 t>I.1AS  
 探测器 o@Oz a  
— 视觉感知的仿真 DPTk5o[  
— 高帽，转换效率，信噪比 _`|1B$@x  
 建模/设计 K>@yk9)vi  
— 场追迹： \ ;npdFy  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 xzm]v9k&  
Nr4:Gih  
2. 系统说明 <EpL<K%  
@h%V:c  
2Wz8E2.  
a/sjW  
3. 建模&设计结果 uZS:  
:$MOdLr  
不同真实傅里叶透镜的结果： &12KpEyf  

2J ZR"P  
NXU:b"G S  
:8A+2ra&  
4. 总结 <W80AJ  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 `Vb  
Nr~$i%[  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 c=oDzAzuV\  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 cz>,sz~i  
2 |s ohF  
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。 7K1-.uQ  
QJGGce  
应用示例详细内容 jwDlz.sW!  
= xO03|T;6  
系统参数 ~~tTr$  
~t`^|cr|  
1. 该应用实例的内容 L
L^KZ-  
5p;AON  
K,E/.Qe\C  
.+9hm|  
Dqx#i-L23  
2. 仿真任务 ,=:K&5mCv  
za>UE,?h  
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。 iC gZ3M]  
LKIMT  
3. 参数：准直输入光源 =)[m[@,c  
(vs<Fo|]  
Kg[OUBv  
Xwm3# o.&)  
4. 参数：SLM透射函数 Da=EAG-{7  
8Bf>  
BG>Y[u\N  
5. 由理想系统到实际系统 ~MC|  
x84!/n^z  
4xy\  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 WE<?y_0y&  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 3db{Tcn\@]  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 b\k]Jx  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 IC`3%^  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 /WrB>w  
K:PH:e  
RJrz ~,}  
z;c>Q\Q  
LK^|JEu  
应用示例详细内容 O\5%IfB'"  
t&r.Kf9Z\  
仿真&结果 "HMEo
Z  
"s2_X+4oY  
1. VirtualLab中SLM的仿真 sZ.<:mu[  
yk+ 50/L  
 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)。 2;}leZ@U  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 N'Gq9A  
 为优化计算加入一个旋转平面 h [TwaR  
Njq}M/{U  
[BWq9uE  
o<`vh*U@,4  
2. 参数：双凸球面透镜  (I[_}l  
a:kAo0@":j  
*Rgr4-eS  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 TBj
2(Z  
 由于对称形状，前后焦距一致。 7#V7D6j1  
 参数是对应波长532nm。 :ym?]EL4o  
 透镜材料N-BK7。 +&GV-z~o  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 YW}$eW*  
=C"[o\]VV  
b IDUa  
Ss3p6%V/  
-^_m(@A<~  
om3 %\  
3. 结果：双凸球面透镜 3]
Z1kB  
YagfCi ?  
a)_3r]sv^  
 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。 'o AmA=  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ]33!obM  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 BI'>\hX/V  
fPR_3qgQ  
tpfgUZ{  
v88v
r  
lZFu|(  
4. 参数：优化球面透镜 ]l,BUf-O  
SSK}'LQ  
AIF?>wgq  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 s :vNr@TS  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 p|>*M\LE#  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 u'YXI="(  
 透镜材料同样为N-BK7。 M'*s5:i  
S{c/3k~  
q<3nAE$?=  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 P/%7kD@5;  
*PJH&
g#Ge  
@rl5k(  
iaGA9l<b  
5. 结果：优化的球面透镜 IH|zNg{\Y  
pUIN`ya[[  
[xS7ae  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 f56yI]*N=<  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 cslC+e/  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 ``MO5${  
crmQn ^4\  
-amo8V;2H  
~7m`p3W@  
6. 参数：非球面透镜 aL
k3Yg@X  
m+QS -woHn  
c_/BS n  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 <Q[%:LD  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 bnxp[Qk|5  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ,=/9Ld2w9  
7?.uAiM'zT  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 {X!vb  
'L/)9.29  
:1'  
2/-m-5A  
xIdb9hm<  
7. 结果：非球面透镜 *zrT;jG  
A95f!a  
b 74!Zw  
 生成期望的高帽光束形状。 I?T !  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 inu.U[.  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 NdK`-RT  
$^x=i;>aK.  
`M@ESA(e  
 f<o|5r  
o&JoeKXor  
8. 总结 gtKih  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 >,6  
?QP>rm  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 " ityx?  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 kZ9Gl!g  
7qC /a c  
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。 snbXAx1L  
$tlBI:ay1  
扩展阅读 :ez76oGyc  
q<}IO  
扩展阅读 :zW? O#aL-  
 开始视频 Agd"m4!  
-     光路图介绍 vJE=H9E  
 该应用示例相关文件： qlhc"}5x }  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 L*0YOE%=]  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 mnTF40l