[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) Z.
Sq5\d  
应用示例简述 (5SN=6O  
1. 系统细节
H!D?;X  
 光源 <fJ*{$[p  
— 高斯激光束 fR=B/`  
 组件 3MR4yw5v  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 i#@3\&{J>  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 |kHPk)}I]  
 探测器 l%aiG+z%6}  
— 视觉感知的仿真 ^_5Nh^  
— 高帽，转换效率，信噪比 .@Z-<P"  
 建模/设计 }*2q7K2bj  
— 场追迹： >g+ogwZ  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。
'NM$<<0  

qL6Rs  
2. 系统说明 /$7_*4e  
~*|0yPFg  
( aGwe@AS  
A~CQ@  
3. 建模&设计结果 -?A,N,nnX  
g4BEo'  
不同真实傅里叶透镜的结果： edt(Zzk@3-  
!<wM?Q:  
H!y%FaTi  
R"S,&  
4. 总结 \X5>HPB  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ;:JTb2xbb  
{iG
k~qN  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 o(,u"c/Or  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 =?U"#a  
sv<U$M~)X  
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。 x[Xj[O  
T@PtO"r  
应用示例详细内容 \vBpH'hR,'  
$z-zscco  
系统参数 (UDR=7w)  
=='~g~  
1. 该应用实例的内容 <$WRc\}&g  
{wWh;  
<lHelX=/  
FcnSO0G%  
Sm
;EWz-?  
2. 仿真任务 D2$"!7O1H  
?QGAiu0  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 k T$yHB #  
BJgg-z{Y  
3. 参数：准直输入光源 iyw"|+  
1LTl=tS#  
@\,WJmW  
q' };.tv  
4. 参数：SLM透射函数 mOj6 4}_`"  
8U8l 5r  
Gld|w=qr  
5. 由理想系统到实际系统 =W1`FbR  
T<*i($ [  
;eznONNF  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 [TiOh'  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 k^3|A3A  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 "^j& ^sA+  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 r2A(GUz  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 3%Jg' Tr+  
k~#F@_  
GWZ0!V  
H R$\jJ  
"j5b$T0P>  
应用示例详细内容 vmI]N  
.W{\wkn  
仿真&结果 SRq0y,d  
|r"1 &ow5  
1. VirtualLab中SLM的仿真 @,i_ KN6C  
MIPmsEdBi  
 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)。 0Y#S2ty  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 s8T}ah!  
 为优化计算加入一个旋转平面 ~8AcW?4Z  
t?p[w&@M2  
cDMA#gp  
yW.s?3X  
2. 参数：双凸球面透镜 7_ g}t!b`  
\HFeEEKH  
WAlsh
  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 M$L1!o1Xf  
 由于对称形状，前后焦距一致。 CLI!(8ZW  
 参数是对应波长532nm。 o.DT`L8  
 透镜材料N-BK7。 vKppXm1  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 pX ]K-  
s$e0;C!D  
+D|y))fE  
x0wy3+GZc  
gio'_X  
[nBlHI;&  
3. 结果：双凸球面透镜 HABMFv  
Eh;SH^&6  
%RgCU$s[>  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 ot P7;l  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 _@0>yMZ^  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 /C29^P  
j;eR9jI$T  
z8+3/jLN0B  
H)1< ;{:  
g9OO#C>  
4. 参数：优化球面透镜 ;3NA,JA#Y  
O G#By6O  
`-S6g^Y  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 V}ZF\SG(K  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 HErTFY+vC  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 Gc}d#oo*k  
 透镜材料同样为N-BK7。 -G2'c)DR  
{zhN>n_  
CZg$I&x  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 OpmI" 4{+  
Jla ;^X  
nb0V~W  
v0`E lkaN  
5. 结果：优化的球面透镜 gl-O"%rMcL  
'VCF{0{H~  
hh`7b,+ 4  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 n *|F=fl  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 ,dK<2XP  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 \M1-  

D]resk  
G^J|_!.a  
9r%O  
6. 参数：非球面透镜 Yd:8iJA  
u$d T^c
 
I?@9;0R  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 =xFw4D9  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 " cx\P,<  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 CGvU{n,"  
MHJH@$|]  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 mu0ER 3o  
*?%DdVrO@  
LDHu
f<`  
7:t+  
jD9^DzFx  
7. 结果：非球面透镜 fQq'_q5  
b_@MoL@A!  
Lh0Pvq0C  
 生成期望的高帽光束形状。 OF*m9  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ?n9gqwO  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 %{g<{\@4(;  
,Hn{nVU1R=  
N=lFf+  
x\!Q[  
<[Ae0UK  
8. 总结 F?xbVN  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 fEF1&&8^  
@#$5_uU8\(  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 .zO/8y(@  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 4~=/CaG~  
3G|n`dj  
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。 Vr0-evwfo  
> !k  
扩展阅读 &=y)C/u  
{(#Dou  
扩展阅读 E c[-@5x  
 开始视频 4% )I[-sH  
-     光路图介绍 h-<2N)>!  
 该应用示例相关文件： ;HRIB)wF  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 'Y{fah  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 B B*]" gT