[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) !K-1tp$
 
应用示例简述 p'h'Cz  
1. 系统细节 R (f:UC  
 光源 }QI \K  
— 高斯激光束 %L.S~dN6  
 组件 AIHH@z   
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 -N' (2'  
— 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 N'2?Zb  
 探测器 `LkrG9KV{  
— 视觉感知的仿真  |#yu  
— 高帽，转换效率，信噪比 ]KFh1  
 建模/设计 CF;Gy L1M  
— 场追迹： 2|,$#V=  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 TZgtu+&  
;dzy5o3  
2. 系统说明 [piK"N  
e4YfJd  
mV^w|x  
j e\!0{  
3. 建模&设计结果 \lK?f]qJq  
85E$m'0O  
不同真实傅里叶透镜的结果： v^&HZk=(  
Mk*4J]PP  
ei= 4u'  
5HbHJ.|r  
4. 总结 Vl^x_gs#_]  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 IUOf/mM5  
2*g2UP  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 dy6zrgxygP  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 I$"Z\c8;  
t=7Gfv
 
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。 ':4ny]F  
*8)?ZZMM  
应用示例详细内容 ?i<l7
 
>v,X:B?+FL  
系统参数 +`F(wk["m  
"r6qFxY  
1. 该应用实例的内容 1sXCu|\q  
U.TZd"  
*9n[#2sM<  
O<vBuD2  
Qh@Q6  
2. 仿真任务 EeYL~ORdi  
WoXAOj%iW  
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。 g+o$&'
\  
8$-MUF,  
3. 参数：准直输入光源 x)?V{YAL  
e,sS.  
JlSqTfA  
F.TIdkvp  
4. 参数：SLM透射函数 3Y P! B=  
91z=ou  
,.Ofv):=  
5. 由理想系统到实际系统 tM5(&cQ!d  
XB'rh F8rl  
Cx;it/8+  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 MQ =x:p{  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 Hl$qmq  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 54z`KX 73  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 p7+{xXf  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 2@(+l*.Q  
/,:cbpHsu  
pRfKlTU\  
vT5GUO{5  
Cnpl0rV~5  
应用示例详细内容 y1 a%f.F`  
rE*yT(:w  
仿真&结果 E`N`  

4"PA7 e  
1. VirtualLab中SLM的仿真 00
84`&Ki  
xpa+R^D5G  
 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)。 @%g:'^/  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 44QW&qL!(  
 为优化计算加入一个旋转平面 d)48m}[:  
>%"TrAt  
e|A=sCN-  
6 w!qZ4$  
2. 参数：双凸球面透镜 z .lb(xQ  
bIT[\Q  
k&yBB%g  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 Il/`#b@h  
 由于对称形状，前后焦距一致。 Wr Wz+5M8  
 参数是对应波长532nm。 h9Sf  
 透镜材料N-BK7。 qw4wg9w5p  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 o ^w^dgJ  
P3bRv^  
(q"S0{  
U;&s=M0[  
(O ;R~Io  
}0R"ZPU1Rw  
3. 结果：双凸球面透镜 F
\+9u$=  
937<:zo:  
jhG6,;1zMI  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 t":^:i'M  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 '(ETXQ@  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ;|rFP  
6#d+BBKIc  
L#vk77  
OwC{ Ad{  
;).QhHeg>  
4. 参数：优化球面透镜 ;XY#Jl>tg  
oz'jt} ?  
%|}7YH41  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 sN
[q.M?  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 "=f,4Zbj  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 I~ SFY>s  
 透镜材料同样为N-BK7。 Ft2ZZ<As  
#z}IW(u<  
ng2yZ @$  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 #"-w;T%b  
M>Ws}Y
 
5tbi};  
9LEU
j  
5. 结果：优化的球面透镜 ELV$!f|u  
MM+nE_9lV  
z81`Lhg6  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 {7Ez7'SVV  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 0w^awT<$6  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 >>7m'-k%D  
JENq?$S  
~i@Z4tj7  
j"+R*H(#  
6. 参数：非球面透镜 2L2)``*   
f#vVk  
1K$8F ~%Z  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 9/GC8*+  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 EJrQ9"x&n  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 "6'
# L,  
zQ eXN7$  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 o@\q6xl.  
i*vf(0G  

[=xO>  
Qgv-QcI{  
v?1xYG@1  
7. 结果：非球面透镜 wv
Saq+N  
s2+s1%^Ll  
G5x%:,n  
 生成期望的高帽光束形状。 XAr YmO  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 0jwex  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 w0t||qj^>"  
~|)'vK8W  
+l$BUX  
|a{*r.  
j.rJfbE|X  
8. 总结 5SY(:!  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 of:xj$dQ_  
S-6%mYf  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 -d 6B;I<'  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 f~? MNJ2  
DPZG_{3D  
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。 pTJJ.#$CEF  
}%9A+w}o  
扩展阅读 ON=6w_  
FCEFg)c5=  
扩展阅读 =sW(2Im  
 开始视频 wGf SVA-q\  
-     光路图介绍 uD''0G
\  
 该应用示例相关文件： 3 tp'}v  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 l;SqjkN  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 uN
1O(s