[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) `L"l{^cH  
应用示例简述 zLjQ,Lp.I  
1. 系统细节 `<?((l%;R  
 光源 O/ZyWT  
— 高斯激光束 ?V})2wwP  
 组件 u:>*~$f   
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 \7q
>4[  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 m</nOf+C  
 探测器 )C>M74Bt  
— 视觉感知的仿真 Ns-3\~QSi  
— 高帽，转换效率，信噪比 #rx@ 2zi  
 建模/设计 ?r R, h{~  
— 场追迹： !%'c$U2  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 $B@K  
Cce{aY  
2. 系统说明 .*L_*}tno  
W4=<hB  
yV5AVMo  
!}Ty"p`  
3. 建模&设计结果 xcN >L  
@W!cC#u  
不同真实傅里叶透镜的结果： mTZgvPJ!  
z.*=3   
XD|vB+j\O  
~'/_q4  
4. 总结 !Baq4V?KN  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ?)XPY<  
!,N),xG}~  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 >=ng?  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 'q{|p+  
}'Yk#Q  
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。 Z#062NL "  
B#(2,j7M  
应用示例详细内容 J
/^|
Y6  
=#{i;CC%  
系统参数 df!n.&\y!  
SK {ALe  
1. 该应用实例的内容 Js!V,={iX  
GA@Zfcg  
u6BLhyS  

9h 0^_|"  
j?P8&Fm<  
2. 仿真任务 }&Jml%F4uR  
P6o-H$ a+  
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。 V7i1BR8
G  
ZYD3[" ~x  
3. 参数：准直输入光源 r!J?Lc])8  
kDr0D$iE  
_sp/RU,J-3  
(eJYv: ^  
4. 参数：SLM透射函数 `Hq)g1a7q  
;&G8e*bM2  
olO&7jh7|  
5. 由理想系统到实际系统 >L>t$1hXM  
W]DZ
'  
b<mxf\b  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 kQMALS@R  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ok7yFm1\  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 rocG;$[  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 #35@YMF  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 @AU<'?k  
:
]oRx  
b ZEyP W  
eb>YvC  
G' 'l,\3  
应用示例详细内容 \Q<Ur&J]%  
pg'3j3JW$  
仿真&结果 z`[q$H7?  
0qrsf!  
1. VirtualLab中SLM的仿真 ?4i:$.A Y  
*k#M;e  
 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)。 vS|uN(a.P  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 yPqZ ,  
 为优化计算加入一个旋转平面 0cm+:  
p
x1{=~V/  
-5 YvtL  
T7{Z0-  
2. 参数：双凸球面透镜 9(( QSX  
#}rv)  
j7)Xm,wI8  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 S@a#,,\[  
 由于对称形状，前后焦距一致。 v8xN
tUxN  
 参数是对应波长532nm。 Cq,ox'kGl  
 透镜材料N-BK7。 ;h"?h*}m!\  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 6n.W5 1g(s  
N3Jfp3_b@  
L27i_4E,  
0?",dTf3i  
nsJN)Pt  
;hOrLy&O  
3. 结果：双凸球面透镜 >}*iQq  
{{?[b^  
/M-%]sayj  
 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。 Ta38/v;S  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 iraO/KhD*3  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 yH8 N8  
1Yy5bg6+E  
5]&vs!wH  
$#dPM*E  
]&3UF?  
4. 参数：优化球面透镜 J['paHSF  
r2T-=XWB  
>y&4gm  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 i`^`^Ka  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 `V@{#+X  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 *FkG32k  
 透镜材料同样为N-BK7。 F(8>"(C  
p*r
BT,'  
CqUK[#kW(  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 l("Dw8H  
s fxQ  
x8sSb:N  
N4%q-fi  
5. 结果：优化的球面透镜 4425,AR  
g(\FG
  
 ? {Lp  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 -i@1sNx&'  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 \k1psqw^O  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 "qRE1j@%a  
xS` %3+|  
!aD/I%X  
zLlu%Oc  
6. 参数：非球面透镜 FLO#!G  
XQhBnam%  
SLL%XF~/Sb  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 H'E>QT  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 CUT D]:\  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 a[:0<Ek  
Bl-nS{9"  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 adh=Kp e!w  
VpJ/M(UD-  
3u7N/OQ(  
_](vt,|L  
Efb>ZQ  
7. 结果：非球面透镜 I=wP"
(2  
DD\:glo  

x-k}RI  
 生成期望的高帽光束形状。 }+0{opY4R  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 r>S?,qr  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 |A0LYKni  
^zHBDRsb2F  
k+2~=#  
;}{%|UAsx  
tFL/zqgm  
8. 总结 (b Q1,y  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 %^m6Q!
  
p6]4YGw*^  
 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'=_mC_  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 cA1"Nek  
6~sb8pK.=  
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。 * c] :,5  
etj8M y6=  
扩展阅读 "jzU`  
8*3<Erv  
扩展阅读 5YaTE<G  
 开始视频 DPJ#Y -0  
-     光路图介绍 a|`Pg1j#  
 该应用示例相关文件： "W;GvI  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 5bX SN$7|  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 rIg1]q