[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) q&:%/?)x  
应用示例简述 >~'z%  
1. 系统细节 m}beT
~FT_  
 光源 cUw$F{|W  
— 高斯激光束 yr.sfPnJK  
 组件 R%9,.g<  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 Y!ypG-  
— 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 SY}"4=M?l  
 探测器 s gZlk9x!Q  
— 视觉感知的仿真 1bDXv,nD  
— 高帽，转换效率，信噪比 k O.iJcZg  
 建模/设计 #g2&x sU  
— 场追迹： #7YJ87<E  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 7?vj+1;  
& \C1QkI  
2. 系统说明 yI-EF)A@;  
<a+@4d;  
>I;.q|T  
iJKGzHvS  
3. 建模&设计结果 fgA-+y  
g^jTdrW/s  
不同真实傅里叶透镜的结果： >oi?a
D%  
L)9Z Op5  
`Hu2a]e9  
nYBa+>3BDf  
4. 总结 niyxZ<Z  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 PH^Gj
m  
}Q6o#oZ  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Bf[`o<c  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 }{&;\^i  
oDt{;S8|]  
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。 U?5G%o(q  
m !i`|]m  
应用示例详细内容 /*M3Ns1@2  
\#N?  
系统参数 hL}ZP
HA  
I;G(Wj  
1. 该应用实例的内容 _S-@|9\&#  
['K}p24,  
=u
.23#.  
D O||o&u  
VZ 7(6?W  
2. 仿真任务 qN Ut&#  
=NNxe"Kd;U  
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。 .2ZFJ.Z"  
$Fy>N>,E(  
3. 参数：准直输入光源 k7cY^&o  
<:8Ew  
4_$.gO  
_w'_l>I  
4. 参数：SLM透射函数 0f'LXn  
ip1gCH/?_+  
hp2$[p6O  
5. 由理想系统到实际系统 mGkQx -|  
_qo\E=E  
v?%vB#A^  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 1i)3!fH0:  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ~sq@^<M)s  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 f=S2O_Ee  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 H4sc7-  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 7QoMroR  
,]Xn9W  
ojA!!Ru  
7;&,LH  
'P[#.9E  
应用示例详细内容 {2i8]Sp1d/  
pmO0/ty  
仿真&结果 wTG(U3{3K
 
 Wu8^Z Z{  
1. VirtualLab中SLM的仿真 2Vw2r@S/  
Z aS29}  
 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)。 a(ml#-M  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 TNK1E  
 为优化计算加入一个旋转平面 1xh7KBr,  
#l3)3k*;  
,(f W0d#  
<td]k%*+  
2. 参数：双凸球面透镜 JO90TP $  
9jM7z/Ff  
>VX'`5r>uw  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 _aJKt3GQ  
 由于对称形状，前后焦距一致。 ,H^!G\  
 参数是对应波长532nm。 A r>BL2@  
 透镜材料N-BK7。 c& bms)Jwa  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 evNe6J3  
]]3rSXs2}J  
(Nv-wU  
 ARs]qUY  
yf4L0.  
%/5Wj_|p  
3. 结果：双凸球面透镜 "^
a"`?J  
;oDr8a<A  
()F{kM8  
 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。 qPN9Put  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 nj0]c`6rN@  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 Re %dNxJ=  
M]/DKo  
I3d}DpPx%  
o P;6i  
nAAv42j[  
4. 参数：优化球面透镜 >}W[>WReI  
9cU9'r# h  

<gfRAeXA  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 vLyazVj..  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 GNq f  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ^w2 HF  
 透镜材料同样为N-BK7。 Id>4fF:o  
+mzLOJ
ed  
HEIg_6sb  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 P".IW.^kk~  
p
e\Nwq  
QCE7VV1Rw  
gq/Za/!6  
5. 结果：优化的球面透镜 { I\og  
U V*Ruy-  
i1-%#YYF(  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 Y$]zba  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 k+w J
i  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 di0@E<@1:  
'[%#70*  
.R'M'a#*!A  
Jww#zEK  
6. 参数：非球面透镜 79exZ7|  
1EEcNtpub]  
+*?l">?|F  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 9OW8/H&!  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 }u=Oi@~  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 s.Ai_D  
Fb=uN   
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 lv'W
RS'}  
<r
$h =hM  
!2l2;?jM  
x3+{Y  
q!@!eC[b  
7. 结果：非球面透镜 [|=M<>?[  
b/]4#?g  
,m5i(WL  
 生成期望的高帽光束形状。 RLB"}&SF]  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 31alQ\TH  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 !]82$  
:Ev gUA\4  
.hR <{P  
z[v4(pO6  
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nef  
8. 总结 k_7b0dr%F  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 fs&$?mHL){  
/pPHD]  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 }9fch9>Zr  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 TnK<Wba  
6&ut r!\7  
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。 j9hfW'  
NimgU Fa  
扩展阅读 Kq-1 b  
aSX4~UYB=  
扩展阅读 @:GqOTN  
 开始视频 2a e
H^:u  
-     光路图介绍 rxu_Ssd@"  
 该应用示例相关文件： c]aU}[s1  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 1J"I.  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 ~1wt=Ln>