[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) s6Ox!)&  
应用示例简述 Du@?j7&l=$  
1. 系统细节 YYfX@`\  
 光源 f@U\2r  
— 高斯激光束 vpR^G`/
 
 组件 `QC  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 P{2V@ <}  
— 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 H{Tt>k  
 探测器 nk.m Gny  
— 视觉感知的仿真 Omy4Rkj8bh  
— 高帽，转换效率，信噪比 QH%Zbt2qS  
 建模/设计 pm$ZKM  
— 场追迹： )wkh  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 bH+x `]{A  
=*EIe z*.x  
2. 系统说明 Fr{u=0 X  
Ckd=tvL  
Pp-\#WJ  
~<b/%l>h1  
3. 建模&设计结果 ]iu}5]?)  
(bEX"U-  
不同真实傅里叶透镜的结果： `CCuwe<v  
UUb n7&  
%JmRJpCvR  
+-_71rJc.  
4. 总结 m# #( uSh  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 fBCW/<Z  
cI}
qMc  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 e1Kxqw7  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ;A^0="x&  
yKE[,"  
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。 1,cd[^`.  
%ux%=@%  
应用示例详细内容 !e~Yp0gX#  
~"\qX+  
系统参数 3#fu;??1.  
Hg)5c!F7  
1. 该应用实例的内容 HSq.0vYl6  
8#%Sq=/+M  
>~O36q^w  
VayU   
97"dOi!Wh  
2. 仿真任务  LW?Zd=  
2+KOUd&jS  
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。 u`E24~  
~ou1{NS  
3. 参数：准直输入光源 ^/;W;C{4
 
cd8ZZ
8L  
JTT"t@__  
cSdkhRAn  
4. 参数：SLM透射函数 =)Z!qjf1U  
}s
To,F$  
vIBVp  
5. 由理想系统到实际系统 /4 zO  
k+k&}8e  
:,.g_@wvG  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 D>& ;K{!  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ?O1:-vpZ  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 )h(Dt(2Wm  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 uQy5t:!  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 F8*e  
y/'^r?  
~50b$];y  
At5:X*vD  
o`^GUY}  
应用示例详细内容 1_JxDT,=>  
+ -e8MvP  
仿真&结果 ] iKFEd  
Zf~[4Eeb  
1. VirtualLab中SLM的仿真 r,p6J7/lfS  
gcImk0NIY  
 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)。 4Q0@\dR9  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 >`rK=?12<
 
 为优化计算加入一个旋转平面 6T%5vg_};'  
wn*z*  
YT;b$>1v  
jRz2l`~7#  
2. 参数：双凸球面透镜 ZdQm&?  
\'( @{  
)"7hyW5  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 /BWJ)
6#H  
 由于对称形状，前后焦距一致。 b`Wn98s  
 参数是对应波长532nm。 Qy ; M:q  
 透镜材料N-BK7。 iQ= %iou  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 $cO"1mu  
i<D}"h|  
QZufQRfr{  
Uo{h. .7?  
yjvH)t/!.  
l ' ]d&  
3. 结果：双凸球面透镜 Vv(!Ki}  
{ .KCK_ d  
')#E,Y%Hq  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 RL>Nl ow  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 od>DSn3T  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 )Q 8T`Tly  
^RkHdA  
]Jj\**  
R7us9qM4e  
Cna@3)_  
4. 参数：优化球面透镜 _>HXQ6Hw  
-B2>~#L  
lo:]r.lX{  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 bo&!oY#  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 = PldXw0  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 g#ZR,q  
 透镜材料同样为N-BK7。 Z,o*M#}  
e,Xvt5  
^SCZ  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 EWN$ILdD  
Tgp}k%R~  
/_rAy  
'#<?QE!d2  
5. 结果：优化的球面透镜  TyMRm  
daBu<0\  
rWbuoG+8  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 '{kN
XCnZ  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 \s;]Tg  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 gcr,?rE<  
#{(?a.:  
JGZ,5RTq4-  
zdn e2  
6. 参数：非球面透镜 b@N|sXt&C  
u*[,W-R&  
\Ja%u"DA  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 :c,\8n  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 H;,cUb  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。  D@qq=M  
GQ&9by=}  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 )8&Q.? T  
Z5Ao3O@  
E?&
dZR  
GZQ)TzR  
|LKhT4rE  
7. 结果：非球面透镜 Z!6\KV]  
%'`D
d  
po"M$4`9  
 生成期望的高帽光束形状。 pw:<a2.  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 5@j?7%_8  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 N!;Y;<Ro_  
=b,$jCv<,5  
|x{:GW
q  
i>T{s-3v  
*P:`{ZV7=W  
8. 总结 VYf$0oo\4  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 \WouTn  
j]J2,J  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 X =S;8=N  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 n_v c}ame  
0"u*Kn  
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。 dz5bW>  
:<ujk  
扩展阅读 -N5r[*>  
s\o </ZDo  
扩展阅读 F.?:Gd1  
 开始视频 ;eG%#=>  
-     光路图介绍 rf;R"Uc  
 该应用示例相关文件： |kV,B_q
z  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ;#/b=j\pi  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 ]
S,I}NP