[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) VPK)HzPG,  
应用示例简述 U4%P0}q/  
1. 系统细节 ugOcK Gf  
 光源
By%aTuV$  
— 高斯激光束 K@+&5\y]  
 组件 5'6Oan7dL:  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 "zfy_h  
— 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 eP6>a7gc  
 探测器 Tk)y*y  
— 视觉感知的仿真 1--5ok h  
— 高帽，转换效率，信噪比 ZM0vB% M|  
 建模/设计 GDhg VOW(  
— 场追迹： L\!Pa+Iod  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 h%Bp%Y9  
r-=#C1eY&  
2. 系统说明 C4ge_u#  
nD|Bo 9  
%-> X$,Q :  
u`7\o~$  
3. 建模&设计结果 7N 7W0Ky
 
S9-FKjU  
不同真实傅里叶透镜的结果： 8KN0z<  
[WuN?H  
_A1r6  
bDRl}^aO6  
4. 总结 #TXgV0\F  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 624l5}@:  
IOomBy:  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 iU5M_M$G  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 /aNlr>^  
>E6w,Ab  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 }mz@oEB#vF  
k,OP*M  
应用示例详细内容
\'x.DVp  
K8daSvc  
系统参数 PS**d$ S  
s: pmB\  
1. 该应用实例的内容 =wtu  
G*JasHFs  
s$s~p +U  
90X
<Qs  
Z0 @P1  
2. 仿真任务 0M-=3T  
)T&ZiHIJ3  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 c<fl6o)  
Ia %> c  
3. 参数：准直输入光源 ~nDbWv"  
bdbTK8-  
rvouE:  
lf-1;6nyk"  
4. 参数：SLM透射函数 usc"m huQ  
P-U9FKrt  
Cj'XL}  
5. 由理想系统到实际系统 &P'd&B1   
7wKT:~~oS3  
3qggdi  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ';'gKX
!9V  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 bWv2*XC  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 ~)vq0]MRg  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 bS7%%8C  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 NpI "XQ  
F}MjZZj(U=  
^Q,-4\ec  
%1h%#/#[  
7!F<Uf,V3  
应用示例详细内容 t[}&*2"$/  
jJbS{1z  
仿真&结果 &65I 6  
JP{Y Q:NF  
1. VirtualLab中SLM的仿真 #7v=#Jco  
h\-3Y U  
 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)。 pd^"MG  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 r|av|7R  
 为优化计算加入一个旋转平面 'nJ,mZx  
Yc^;?n`x  
M,w5F5  
grVPu! B;  
2. 参数：双凸球面透镜 0(qtn9;=2  
Iw;i ".
 
xlIVLv6dO  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 SR>(GQ,m0;  
 由于对称形状，前后焦距一致。 *{x8@|K8  
 参数是对应波长532nm。 e5 N$+P"
 
 透镜材料N-BK7。 vFwhe
!  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 i4Da'Uk  
Bi-x gq'z  
JO-FnoQK  
s+0n0C  
mlLx!5
h=  
tfIUH'Ez>  
3. 结果：双凸球面透镜 2=IZD `{!  
k|4}Do%;  
*)bh6b=7  
 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。 ?+_Y!*J2b  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 thLx!t  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 >1BDt:G36  
\%}w7
J;  
^UmhSxQ##  
\ORE;pG  
q~. .Z Y`7  
4. 参数：优化球面透镜 0d/ f4  
ak_n  
sW]>#e  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 M#}k@ ;L3  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 h^v+d*R N  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 yYH>~,  
 透镜材料同样为N-BK7。 vyBx|TR  
m^$KDrkD  
tq
=7HM  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 @Zzg^1Ilpu  
+8}8b_bgH  
B-p ].  
NCp]!=uM;  
5. 结果：优化的球面透镜 /"@k_[O  
Lvb'qZ6n  
&ox5eX(  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 AzMX~cd  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 ^tL]QE?|  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 ' -td/w  
t vp kc;  
Wgm{ ]9Q  
PG{"GiZz=  
6. 参数：非球面透镜 QE6L_\l  
R[W'LRh~:1  
kS62]v]  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 b"(bT6XO!  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 *5mJA -[B+  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 \iH\N/  
PmA_cP7~  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 u}-)ywX  
5Z_aN|Xn  
7I0K= 'D7  
"y-/ 9C  
_#yd0E  
7. 结果：非球面透镜 P\3H<?@4  
mr+8[0  
)U+&XjK  
 生成期望的高帽光束形状。 7Ga'FT.F  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 }
LwKi-G?  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 Lp
k`qJ  
3uuB/8  
]#\/1!W
  
6C- !^8[f  
*#Iqz9X.Y3  
8. 总结 o(YF`;OhvS  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 PG*FIRDb  
m88[(l  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 x8Nij:K#  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 #{~3bgY  
oF.H?lG7`  
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=N]XwjVK<  
W;T(q~XK  
扩展阅读 d[&Ah~,  
i&Me7=~  
扩展阅读 XBos^Q  
 开始视频 oN[#C>#(  
-     光路图介绍 l)qGG$7$  
 该应用示例相关文件： GD<pqm`vVY  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 pbNW l/|4  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 {\5-b:#_