[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) ?rv+ydR/q  
应用示例简述 Ay2|@1e  
1. 系统细节 d<Z`)hI{K  
 光源 >iG`  
— 高斯激光束 6.By)L  
 组件 QY{f=  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 C6/,-?%)  
— 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 2&=;$2?}  
 探测器 : ;d&m  
— 视觉感知的仿真 "@Te!.~A.  
— 高帽，转换效率，信噪比 sA` bPhk  
 建模/设计 Yq2mVo  
— 场追迹： 9MGA#a  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 35c9c(A  
6*]
Kow?  
2. 系统说明 zlXkD~GV  
"+)ey>_  
bu$5gGWVf  
g0ug:- R  
3. 建模&设计结果 S:oZ&   
GLk7#Y  
不同真实傅里叶透镜的结果： -R:1-0I$  
D6v0n6w  
(xxJ^u>QC  
3[8'pQ!&  
4. 总结 !'PPj_Hp]  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 |1t30_ /gS  
4>, <b1Y  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 c| p eRO.  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 U2SxRFs >  
(M[Kh ^  
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。 2{&|%1Jg  
BD9` +
9
 
应用示例详细内容 ,Q}/#/  
~){*XJw6  
系统参数 h`5au<h<  
Kj'm<]u  
1. 该应用实例的内容 /#Ew{RvW'  
p6jR,m8S  
VS 8|lgQ  
)iEK7d^-  
A$^}zP'u0<  
2. 仿真任务 .Yh-m  
YDDwvk H  
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。 VQLo vt"  
\8<bb<`  
3. 参数：准直输入光源 C#vh2'  
Y`c\{&M6  
%PyU3  
C~6aX/:  
4. 参数：SLM透射函数 hbN*_[  
~A"ODLgU9  
N*@bJ*0  
5. 由理想系统到实际系统 s7&%_!4  
a0AI
q44  
/V3*[  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 `~*q
jA  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 m6g+ B>  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 @.MM-  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 <G6wpf8M  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 #%+IU  
VEz&TPu  
qjTz]'^BpM  
Ue-HO  
X'iki4  
应用示例详细内容 sPbtv[bC  
S0"OU0`N  
仿真&结果 T@k&YJ  
ty/jTo}  
1. VirtualLab中SLM的仿真 \`4}h[  
m>UJ; F  
 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)。 b_
][Jye&P  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 9}3W0F;  
 为优化计算加入一个旋转平面 zW+Y{^hf  
MA"iM+Ar  
\Z57UNI  
pk"JcUzR  
2. 参数：双凸球面透镜 qf7.Sh  
"hQV\|!\  
{|>~#a49h  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 tT'd]  
 由于对称形状，前后焦距一致。 >,1'[)_  
 参数是对应波长532nm。 QmgwIz_  
 透镜材料N-BK7。 l65'EO|  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 @Z.Ne:*J  
p>R F4  
yP[GU| >(  
i 0L7`TB  
8f29Hj+  
z.[L1AGa|s  
3. 结果：双凸球面透镜 E
8IWHh_  
fpoH7Jd V  
t7-sCC0  
 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。 U7:~@eYy  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 @W^g(I(w  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。
'}XW  
]kc_wFT<  
3ON]c13  
$H5PB' b  
`cZG&R  
4. 参数：优化球面透镜 '^P Ud`  
/G84T,H  
VgoQz]z  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 =OjzBiHR  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 XY%8yII6  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 Oq!u `g9  
 透镜材料同样为N-BK7。 cYGZZC8|K  
ifBJ$x(B.  
s/A]&!`  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Fs&m'g  
JgK?j&!hs:  
t`DUY3>36  
fM2[wh@  
5. 结果：优化的球面透镜 Z{ p;J^:  
gR?3)m  
R>Zn$%j\  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 IkkJ4G  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 f
WLsk  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 ` D4J9;|;]  
XK&#K? M  
Jg%sl&65  
OTV)#,occ  
6. 参数：非球面透镜 'TbA^U[  
uCUBs(iD  

WUqAPN  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 G\P*zzSq  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 1BWuFYB  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 bNL E=#ro  
W]y$6P  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 {fX4  
[NKWudq  
Rl S=^}>  
wOa_"  
83<kaeu,^  
7. 结果：非球面透镜 4&&j7$aV  
NgH

%  
tKJ)'v?  
 生成期望的高帽光束形状。 |E?%C
j^W  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 bz>#}P=58G  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 fnXl60C%  
}B]FHpi  
\SMH",u  
AV8TP-Ls+  
xt`znNN  
8. 总结 zZE?G:isR  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 c=| a\\  
TZHqn6  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 r@n%  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 7unu-P<C  
n*;mFV0s  
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。 -
eNi;u  
$[]=6.s  
扩展阅读 S)[2\Z{**T  
7tr.&A^c  
扩展阅读 N;D+]_;0|  
 开始视频 2C-RoZ~  
-     光路图介绍 J7E/2Sl  
 该应用示例相关文件： 5aWKyXBIx  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 8[y7(Xw  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 k}<mmKB