[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) ^oMdx2Ow#  
应用示例简述 I&9Itn p$  
1. 系统细节 phi9/tO\u  
 光源 a797'{j#PI  
— 高斯激光束 eXAJ%^iD  
 组件 yA]OX"T?*  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 Q*ixg$
>  
— 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 jdX*  
 探测器 hEq-)-^G  
— 视觉感知的仿真 rlQ=rNrG&E  
— 高帽，转换效率，信噪比 .$ X|96~$  
 建模/设计 |c[= V?AC  
— 场追迹： -BC`p 8  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 1\Z/}FT  
;~GBD]  
2. 系统说明 PJL [En*  
]@uuB\u  
-sxu7I  
lx<!*2 -^  
3. 建模&设计结果 0{(5J,/BF  
Al+}4{Q+?  
不同真实傅里叶透镜的结果： 8 .t3`FGH  
tz9"#=}0  
8`z  
)fl+3!tq  
4. 总结 5><T#0W?  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 bTMgEY  
TPn#cIPG  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 7$mB.\|  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 \U>|^$4 #5  
?4
#UW7I  
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)>~SQf  
Zi}jf25  
应用示例详细内容 ue*o>iohB  
"fC>]iA8I  
系统参数 LKBh{X0%(  
c{j)beaS  
1. 该应用实例的内容 u\(>a  
<
;*w97n  
F#^/=AR'  
1&RB=7.h
 
S3s6  
2. 仿真任务 M'VJE
|+t  
Fl!D2jnN  
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。 e>x+Xj1  
tgj5l#P  
3. 参数：准直输入光源 ?)H:.]7-x  
&F8*>F^7  
LqLhZBU9  
.hJcK/m  
4. 参数：SLM透射函数 ]xGpN ]u  
5w%[|%KG:L  
.{-X1tJ7  
5. 由理想系统到实际系统 X\kWJQ:  
zt!7aVm n  
mqbCa6>_S  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 dL~^C I  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 [?bq4u`  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 @hwNM#>`  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 0mNL!"  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 V
jd(Z  
sR^b_/ElxT  
Z3U%Afl2{  
=@c;%
x  
4dy!2KZN  
应用示例详细内容 Wt.['`c<  
bB)$=7\  
仿真&结果 > Edsanx  
RXw1HRR$V  
1. VirtualLab中SLM的仿真 jX0^1d@  
y t7>,  
 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)。 eVd:C8q  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。
!ST7@D  
 为优化计算加入一个旋转平面 Q5A
,9ovNZ  
-hq^';,  
Sk-Q 4D^  
8@b`a]lgrd  
2. 参数：双凸球面透镜 hiv {A9a?  
gjx-tp 1.  
hhz#IA6,  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 i(;.Y  
 由于对称形状，前后焦距一致。 d|8-#.gV  
 参数是对应波长532nm。 ,f@j4*)  
 透镜材料N-BK7。 V`9*_8Dx2  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 zG{jRth  
$@l=FV_;  
.IM]B4m  
NwdrJw9  
1CR\!?  
g W_E  
3. 结果：双凸球面透镜 x!7r7|iV  
x$t2Y<_  
DWEDL[{  
 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。 olr-oi`4C  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ;kWWzg  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 "G,,:H9v  
p2< 927z  
+ )z5ai0m  
(P=WKZMPN  
g7^|(!Y%  
4. 参数：优化球面透镜 0FLCN!i1  
@e
Ds)mY  
f96`n+>xi  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 9_4(}|"N|  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 6QJ.=.>b  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 =qbN?a/?2  
 透镜材料同样为N-BK7。 L8H:,} 2  
[qxU \OSC  
&['L7  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 EZzR"W/  
5%4yUd#b  
BsL+9lNue  
"shX~zd5  
5. 结果：优化的球面透镜 +FAxqCkA  
D?UURURf  
cMCM>*X  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 cK2;)
&U7  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 :_]0 8  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 t: oQHhO?  
.z=%3p8+  
G9V2(P  
@t@B
(1T  
6. 参数：非球面透镜 Rkp +}@Y_  
}_F:]lI*R  
iz)r.TJ  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 IOF!Ra:w  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 8 R7w$3pp\  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 _ker,;{9C  
` AD}6O+x  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 'rS\9T  
7+}WU4  
GmE`YW  
Ihr[44#  
wnK6jMjkSf  
7. 结果：非球面透镜 ZHUW1:qs  
J#FHR/zV  
%#PWD7a\  
 生成期望的高帽光束形状。 F6{/iF  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ,grx'to(X  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 KATf9-Sz  
xIW]e1pu=(  
fI2y(p{?  
\jV2":[%c  
Q[aF"5h%  
8. 总结 ixK9/5T  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 :-<30LS$  
63_#*6Pv28  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 5''k|B>  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 wq,&0P-v  
[i.c;'Wy/  
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。 jcvq:i{  
e==/+  
扩展阅读 n7Bv~?DM  
$T:;KcW)  
扩展阅读 kOdpW  
 开始视频 Y2tBFeWY  
-     光路图介绍 9o6[4Q}  
 该应用示例相关文件： W8u&5#$I  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 f*88k='\W  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 ~% t'}JDZ