[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) VGN5<?PrN  
应用示例简述 G4;Oi=  
1. 系统细节 Z\rwO>3  
 光源 E&w7GZNt  
— 高斯激光束 `(;m?<%  
 组件 gJ+'W1$/  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 #X$\&,Yn"  
— 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 {S\{Ii6  
 探测器 DCa^ u'f  
— 视觉感知的仿真 =svN#q5s  
— 高帽，转换效率，信噪比 H8jpxzXv  
 建模/设计 `}\ "Aw c  
— 场追迹： JR|ck=tq  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 _LnpnL:  
TX/Xt7#R:  
2. 系统说明 >:!5*E5?  
w2c?.x  
 %;'s4ly  
T>Z<]s  
3. 建模&设计结果 re<{ >  
2,F.$X  
不同真实傅里叶透镜的结果：  F(n$  
P+sW[:  
I{2hfKUe`  
C) s5D  
4. 总结 n@i HFBb  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 uW{l(}0N  
B$K=\6o  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Or+U@vAnk  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 00y!K m_D  
EZGIf/ 3  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 +\A,&;!SR  
mJnIwdW*  
应用示例详细内容 JQI: sj  
6 "sSoj  
系统参数 &z3o7rif$  
ioCsV
  
1. 该应用实例的内容 ITBE|b  
6gE7e|+  
zw[m9N5\h  
!pW0qX\1n  
x9g#<2w8  
2. 仿真任务  8nJpp  
%> eiAB_b  
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。 A/s?x>QA  
cq]6XK-W  
3. 参数：准直输入光源 n84|{l581  
<'*LRd$1  
7$=InK  
w@E3ZL^  
4. 参数：SLM透射函数 eMsd37J  
aFYIM`?(  
RrB&\9=  
5. 由理想系统到实际系统 IJ"q~r$  
NLqzi%s  
TJRCH>E[a  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 0h_|t-9j  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 zF<R'XP  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 K%oG,-wdg  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 ,qxu|9L  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 ZE}}W_  
lo+A%\1  
.q>iXE_c  
} Kgy  
ga+dt  
应用示例详细内容 VPo".BvG6  
S1_RjMbYM  
仿真&结果 K|, .C[  
bH~dJFj/  
1. VirtualLab中SLM的仿真 ms]sD3z/W+  
y6a3tG  
 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)。 Zy/_ E@C}u  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 7@Qcc t4A  
 为优化计算加入一个旋转平面 g7H(PF?  
ktIFI`@w)  
})%{AfDRF  
]f_p8?j"  
2. 参数：双凸球面透镜 2>%=U~5  
o]V^};B  
W=?<<dVYD  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 2,b$7xaf  
 由于对称形状，前后焦距一致。 l/5 hp.  
 参数是对应波长532nm。 6gDN`e,@  
 透镜材料N-BK7。 *.[. {qG(  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 yG{TH0tq  
Pq$n5fZC!  
~n_HP_Kf?  
XiWmV ?  
:ws<-Qy  
?@x/E&  
3. 结果：双凸球面透镜 gSj,E8-g  
Vurqt_nb  
$`8wJf9@w  
 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。 ;^L(^Hx  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 #'`{Qv0,  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 QT}tvm@PMq  
d'> x(Yi  
[-w%/D%@  
V7/Rby Q  
*un^u-;  
4. 参数：优化球面透镜 ?Bmb' 3  
*T1_;4i  
h68 xet;  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 er\|i. Y  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 %C]>9."  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 $~)SCbL^5  
 透镜材料同样为N-BK7。 ['D]>Ot68  
'"s@enD0y  
 ='jT~\  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 7_t'( /yu  
DmcZta8n]  
6]wIG$j  
a+QpM*n7Lq  
5. 结果：优化的球面透镜 !)$Zp\Sg  
eO1lnO|  
q^nVN#  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 Hn:Crl y#  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 ]M3yLYK/P  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 %so]L+r2!  
%iB,IEw  
l^}c!  
rC5O")I<  
6. 参数：非球面透镜 EQ_aa@M7  
;*J  
7>RY/O;Z,  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 F'Z,]b'st3  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 v:#tWEbo-  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 AXB7oV,xt  
73-p*o(pt  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 I1J-)R+  
+ge?w#R  
8Fub<UhJ  
JXxwr)i  
~J]qP#C  
7. 结果：非球面透镜 i/.6>4tE:  
~#/  
1~gCtBRM  
 生成期望的高帽光束形状。 HOi`$vX}N  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 wuBPfb  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 Y-9I3?ar  
ry]l.@o;  
k3|Z7eW}[  
e+|sSpA  
OrW  
8. 总结 F"kAkX>3}  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 "M0z(NkH  
K NOIZj
  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 )%]J>&/0J  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 n+p }\msH  
jWgX_//!  
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。 ~"bVL[  
kGJC\{N5N  
扩展阅读 O0:q;<>z  
CGFDqCNr-  
扩展阅读 `@%LzeGz  
 开始视频 7$#u  
-     光路图介绍 L50n8s  
 该应用示例相关文件： [><Tm\(:  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 bK7J}8hH  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 5twhm