[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) #,jm3Mqj  
应用示例简述 G$`hPNSh  
1. 系统细节 jJ>I*'w  
 光源 0s4]eEXH  
— 高斯激光束 +5ql
`C  
 组件 N,)rrBD  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 y_IF{%i  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 &WbHM)_n  
 探测器 2$Z4 >!  
— 视觉感知的仿真 ud(w0eX  
— 高帽，转换效率，信噪比 Lz-(1~o  
 建模/设计 7n#Mh-vq  
— 场追迹： -P]onD  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 5N>L|J2  
uN&49o  
2. 系统说明 yX\~{%  
<XpG5vV  
m]++ !  
K
`R  
3. 建模&设计结果 )q+;+J`>  
#1>c)_H  
不同真实傅里叶透镜的结果： c"'JMq  
h>Nu
Qo*  
Jpe\  
h*NBSvn  
4. 总结 gdBH\K(\  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 9&4z4@on  
$8_b[~%2  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 p-8x>dmP(  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 62OZj%CXN  
Ut"F b  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 ~EhM"go  
'k$j^|r>  
应用示例详细内容 /;1h-Rc>  
sr$JFMTO11  
系统参数 r/ LgmVRn  
;x=0+0JD  
1. 该应用实例的内容 = :\o/)+  
XuW>GT/  
{Ve_u  
X04JQLhy"  
/`B:F5r  
2. 仿真任务 LT '2446  
, rc %#eF  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 ON3~!Q)  
,dk!hm u  
3. 参数：准直输入光源 .{#J2}+[_}  
&qFy$`"  
>uDE<MUC  
+,ZQ( ZW  
4. 参数：SLM透射函数 >BlF< d`X  
4T:@W C  
uyWt{>$  
5. 由理想系统到实际系统 u"1Zv!  
64-;| k4F  
+dSO?Y]  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 4] I7t  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 %:]ive]e  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 `GT{=XJfY  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 _0e;&2')  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 r5aOQ  
r5\|%5=J  
3At%TA:  
n[`FoY  
9TbRrS09  
应用示例详细内容 .~dNzonq  
7^Q4?(A  
仿真&结果 V17SJSC-  
1$ C\`  
1. VirtualLab中SLM的仿真 3]g|Cwu  
>hmBV7nR  
 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=v=1  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 $Q< >MB7  
 为优化计算加入一个旋转平面 iqPMCOPZ  
"_ i:  
^8eu+E.{  
E
#m|Sq  
2. 参数：双凸球面透镜 #)N}F/Od^  
a$ FO5%o  
-9z!fCu3  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 =Hwlo!  
 由于对称形状，前后焦距一致。 0'0GAh2  
 参数是对应波长532nm。 o\;cXuh  
 透镜材料N-BK7。 Sr?2~R0&  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 KN-)m ta&  
e${Cf  
-3On^Wj]  
%d#h<e|,.  
?m>!P@ M  
48Z0aA~+  
3. 结果：双凸球面透镜 -'mTSJ.}  
UiLiy?EJ  
(TJ )Y7E  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 OkaNVTB  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 X1PXX!]lo[  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 /I/gbmc)  
~dc~<hK  
. +  
(B:
+md\Q  
<UC_QPA\  
4. 参数：优化球面透镜 &3_.k  
7I`8r2H  
I@/+=  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 4V9S~^v|  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 \&Zp/;n  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 Tt
KV5  
 透镜材料同样为N-BK7。 FLzC kzJ:6  
#%$U-ti  
waI:w,  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 |qFCzK9tD/  
nA?Ks!9T  
nWz7$O  
&K.js  
5. 结果：优化的球面透镜 vlS+UFH0  
zIT)Hs5  
?6T\uzL +%  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 :[C"}mR1  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 |b'}.(/3i  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 9O2??N7f  
C_ 4(-OWq  
}s++^uX6  
f\U(7)2  
6. 参数：非球面透镜 M!)~h<YL  
3JJE
j1O  
aoP=7d|K/  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 yJn<S@)VT:  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ,z0~VS:g8  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 r(6$.zx  
,\Uc/wR  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 /c:78@  
z<u*I@;  
e=u?-8  
!/RL.`!>  

:.bBV]6q  
7. 结果：非球面透镜 w1J%%//(h  
&6q67  
0wnC"2GUX  
 生成期望的高帽光束形状。 P4{!
/&/  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 UsQh
+W"?  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 d;FOmo4  
uoi~JF  
H05xt
$J  
VteMsL/H  
Lh rU fy  
8. 总结 }2+*E}g  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 GMW,+  
# ;3v4P  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 *aaK_=w  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 `m+o^!SGe  
'LW~_\  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 l:- <CbG  
ZXH{9hxd  
扩展阅读 *pj
^d><  
w gU2q|  
扩展阅读 7+;CA+;  
 开始视频 E@[ZwTnJ  
-     光路图介绍 '<-F
3  
 该应用示例相关文件： L|]!ULi$d  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 caD)'FSES  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 nv'YtmR