[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) M^H90GN)X  
应用示例简述 ;o$;Z4:.D  
1. 系统细节 p\U*;'hv  
 光源 >;i\v7  
— 高斯激光束 NygI67  
 组件 (L|}`  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 JJl7JwSTW  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 e`s
w*m5  
 探测器 ,deUsc  
— 视觉感知的仿真 i
<u9:W  
— 高帽，转换效率，信噪比 _ K/swT{f  
 建模/设计 %yaG,;>U  
— 场追迹： PZ34*q  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 6.Bh3p  
vF>gU_gz.  
2. 系统说明 *fP(6e#G,  
(^H5EeGV{  
4uX(_5#j  
\$;~74}  
3. 建模&设计结果 j,t~  
TmiWjQv`  
不同真实傅里叶透镜的结果： l(Cf7o!  
Lht[g9  
8D2yR#3  
G&o64W;-s  
4. 总结 ;i9>}]6  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 O3ZM
:,.  
 9d"5wx  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。
pruWO'b`  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 /p$=Cg[K  
Wy(pLBmb  
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。 H'h#wV`(  
q2!'==h2i  
应用示例详细内容 nx;$dxx_Ws  
4zzlazU  
系统参数 qG^_c;l6
a  
k2
OM="Ei}  
1. 该应用实例的内容 ja75c~RUw  
M]B3vPA/v  
Uk02IOXQ  
[tm[,VfA^  
F;a3  
2. 仿真任务 tzNaw %\  
RH=$h! 5  
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。 ss; 5C:*y  
<~O}6HQ#  
3. 参数：准直输入光源 (H[  
M1(9A>|nF  
&gWiu9WbS  
B<+pg  
4. 参数：SLM透射函数 {~nvs4X  
!3HsI|$<G  
q\U4n[Zk  
5. 由理想系统到实际系统 F(E<,l2[  
H`?* bG  
lO_c/o$  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 'g]=.K+@}  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 #Jv43
L H  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 'f6PjI  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 @%H8"A  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 _iq2([BpL  
lJ'trYaq7  
Ft$^x-d  
x?rbgsB5&  
FbBX}n  
应用示例详细内容 08O7F  
blmmm(|~|  
仿真&结果 X [!X>w&z|  
W'V@  
1. VirtualLab中SLM的仿真 1wb
Tqc  
E+Im~=m$  
 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)。 %GS\1 Q%  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ~z>BfL  
 为优化计算加入一个旋转平面 S{ey@X(  
qf)C%3gXI  
gjQ=8&i  
$^K]&Mft  
2. 参数：双凸球面透镜 4XD)E&  
m'SmN{(t  
QS5H>5M)  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 \.kTe<.:_  
 由于对称形状，前后焦距一致。 pY,O_ t$  
 参数是对应波长532nm。 2H3(HZv  
 透镜材料N-BK7。 +!Q!m 3/I  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 Gxo# !  
 A<2I!  
2DUr7rM  
;hkro$  
Ogd8!'\  
k3C"  
3. 结果：双凸球面透镜 _ r~+p  
% <^[j^j}o  
z^gi[ mi  
 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。 ~~U<  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 yV8-  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 kAY@^vi  
A"0wvk)UcY  
_IC
,9bbg  
([[)Ub$U  
!8we8)7  
4. 参数：优化球面透镜 8g.AT@ ,Q  
Is<x31R  
;x,+*%  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 0GS{F8f~,  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 692Rw}/  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 vJ~4D*(]l  
 透镜材料同样为N-BK7。 &|s+KP|d  
[k!-;mi   
dFx2>6AZt  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 T=^jCH &  
L7s>su|c(
 
KlY,NSlQ  
2]2{&bu  
5. 结果：优化的球面透镜 LjSLg[i  
qo)Q}0  
_yiRh:  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 ht2 f-EKf{  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 Qk+=znJ  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 <%M\7NDWDA  
(D0C#<4P  
w'!ECm>*`  
u82h6s<'W  
6. 参数：非球面透镜 f3/SO+Me}  
o<Xc,mP  
W+8BQ-2  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 xOwNCh  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 :a#F  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 *~"zV`*Q  
qUifw @  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 fL(':W&n-  
v&p,Clt-2  
zv$G
ma_  
&7$,<9.  
;RNM   
7. 结果：非球面透镜 f-vZ2+HP  
8.*\+n
H  
FYp|oD2=1  
 生成期望的高帽光束形状。 XC*uz  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 NS7@8 #C  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 >]:N?[Y_~}  
$?[1#%  
TTeAa  
X!,#'&p&  
30A`\+^f  
8. 总结 7k'=Fm6za  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 O3_D~O ."  
0|.7Kz^  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Aqa6R+c  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 A)hq0FPp  
C$$"{FfgU"  
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。 ,:v.L}+Z  
0$n8b/%.  
扩展阅读 cYZwWMzp  
Zx}NFcn  
扩展阅读 9=Y,["br$_  
 开始视频 (:_%kmu  
-     光路图介绍 v9Z lNA7m!  
 该应用示例相关文件： B.]qrS|  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 Py|H? ,6=  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 Q mb[ e>