[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) sn/^#Aa=N  
应用示例简述 &2MW.,e7s  
1. 系统细节 >.SU=HG;  
 光源 zhU)bb[A  
— 高斯激光束 v$w!hYsQ  
 组件 I2qC,Nkk  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 0CQ\e1S,#  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 GNqw]@'Yf  
 探测器  s6rdQI]  
— 视觉感知的仿真 7<oLe3fbM  
— 高帽，转换效率，信噪比 ^~0\d;l_  
 建模/设计 y1(smZU  
— 场追迹： oJUVW"X6  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 b"t!nfgo  
j{IAZs#@>  
2. 系统说明 hJ>{`Tw  
R>To L  
_LFZ0  
,g#=pdX;  
3. 建模&设计结果 =E8lpN'  
lKrD.iYt8  
不同真实傅里叶透镜的结果： ot]E\g+!  
B5IS-d  
/<9VKMR_k  
DT8|2"H  
4. 总结 f[HhLAVGK`  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 PtCwr)B,  
V{O,O,*  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 G7DEavtr  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 T/V8&'^i  
s@E"EWp0  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 {^1GHU  
KRf$VbuL  
应用示例详细内容 :Oo(w%BD]  
@>_`g=  
系统参数 >;dMumX  
+#}I^N  
1. 该应用实例的内容 0"(5\T  
z[B*sbS  
{j+w|;dZF  
p)N=  
q%w\UAqA  
2. 仿真任务 3<1Uq3Pa  
lplEQ]J|  
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。 !krbGpTVH  
`=RJ8u  
3. 参数：准直输入光源 _$s9o$8$  
8 qt,sU  
D+]#qS1q  
V]tucs  
4. 参数：SLM透射函数 N0oBtGb  

}
+h/2D  
\C5YVl#  
5. 由理想系统到实际系统 Eg-3GkC  
UJ1iXV[h"  
>c*}Do{lG  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 Cb7f-Eag  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 zdrCr0Rx,  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 dq28Y$9~  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 Dj'aWyW'  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 WLd{+y5#  
O6NgI2[O  
"~0m_brf  
xAw$bJj~s  
47ra`*  
应用示例详细内容 ~0,Utqy  
tI0d
!8K  
仿真&结果 abh='5H|^|  
H'Bor\;[>  
1. VirtualLab中SLM的仿真 oA%8k51>~K  
0tv"tA;  
 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)。 M>VT$!Lx  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ,4zwd@&O  
 为优化计算加入一个旋转平面 ?F1NZA[%t  
@r]wZ~@  
I *YO  
_]a8lr+_-  
2. 参数：双凸球面透镜 HpSmB[WF  
[,Q(~Qb  
#;sUAR?]  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 N=^{FZ  
 由于对称形状，前后焦距一致。 Z{s&myd  
 参数是对应波长532nm。 "K n JUXpl  
 透镜材料N-BK7。 ")'o5V  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 &4Q(>"iL4  
! /;@kXN
 
.[%em9u  
kwU~kcM  
FtXd6)_S  
+ntrp='7O7  
3. 结果：双凸球面透镜 8d|omqe~P  
wDswK "T  
d0ThhO  
 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。 ++n"` ]o,  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 W iqlc  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 1t haQ"  
20750G  
4A^=4"BCV  
f_a.BTtNO  
,3l=44*  
4. 参数：优化球面透镜 =r=[e}&9  
$zS0]@Dj  
7?a@i;E<  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 yQ5&S]Xk$$  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 rqbX9M^  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 8 #fzL7  
 透镜材料同样为N-BK7。 Y^80
@MJ  
t)P5bQ+$u9  
tZ,vt7  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ],CJSA!5F  
sf
)ojq6s  
#-$\f(+<  
Ylbh_ d~BU  
5. 结果：优化的球面透镜 rvO7e cR"  
#RAez:BI  
~wG.'d]  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 *)0bifw$&  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 td!WgL,m  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 l9"4"+?j<  
}%(e`[?1  
dYEF,\Z'  
.BN~9w  
6. 参数：非球面透镜 fDyFkhc  
&2IrST{d:V  
P'f0KZL;  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 b<,Z^Z_  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 2,,zN-9mt  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 :Awnj!KNCc  
XQL"D)fw  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 s`"o-w\$>  
C"l_78  
hz#S b~g  
@y:mj \J9  
6&/H XqP  
7. 结果：非球面透镜 BDoL)}bRE  
lF-;h{   
s/[15  
 生成期望的高帽光束形状。 _22;hnG<iy  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 7^$PauAv  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 |jB]5ciT  

\2cbZQx  
7oY}=281  
2q}M1-^  
Cb}hE ro  
8. 总结 3&Dln  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 v_Om3i9$E  
tln*Baq  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 &1O[N*$e  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 AWlR" p2  
nLK%5C  
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。 5G.A\`u%  
N<wy"N{iS  
扩展阅读 $47cKit|k:  
c +Pg[1-  
扩展阅读 #fgRF  
 开始视频 {XYv&K  
-     光路图介绍 n99>oh  
 该应用示例相关文件： Id8^6FLw  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 EoLF7j<W  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 I}oxwc