[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) j@w1S[vt  
应用示例简述 m=
+x9gL2  
1. 系统细节 ky-nP8L}  
 光源 +jK-k_  
— 高斯激光束 2wDDVUwyB  
 组件 Mi{ns $B%  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ~ rQ,%dH  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 'n ^,lXWB  
 探测器 ,p OGT71  
— 视觉感知的仿真 I{r*Y9  
— 高帽，转换效率，信噪比 (Li0*wRb  
 建模/设计 fm`
V2'Rm  
— 场追迹： qTN%9!0@9  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 9X%: ){  
:enR8MS  
2. 系统说明 .}v" `>x  
? dHl'  
h6OQeZ.  
{=?(v`88  
3. 建模&设计结果 AFm9"mQrw  
_ilitwRN3  
不同真实傅里叶透镜的结果： P"l'? `  
P.5l9Ns(O  
=4co$oD}  
1kw*Q:  
4. 总结 )5LT!14  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 (XW'1@b  
@fJsRWvGq  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 [U8/nT  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 *i^$xjOa  
'j<u0'K@  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 ZQ+DAX*MS  
7=9>yba)^  
应用示例详细内容 zfv@<'  
kY'Wf`y(  
系统参数 FRZ]E)9Z]b  
VQ|{Q}  
1. 该应用实例的内容 pCrm `hy(  
*jbPy?%oY  
MTZCI}  
.pQ5lK(R  
!cYID \}S,  
2. 仿真任务 rU&Y/  
_1qR1<V  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 -` ViuDX=  
8K
?}!$fz  
3. 参数：准直输入光源 Xi) ;dcNJ  
Wp8>Gfb2  
NRJp8G Z%U  
c8"Qmy  
4. 参数：SLM透射函数 ?o?$HK  
H"8B4~*7H  
H.4ISmXU  
5. 由理想系统到实际系统 2m:K %Em6u  
t_w\k_ T  
6bhb_U'f  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 _!qD/[/  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 \ *[Ht!y  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 R$hIgw+p[  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 Ih|4ISI  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 /go[}X5QR[  
!zF07.(E  
9QXsbd6  
zpT^:Ag  
bUm%#a  
应用示例详细内容 P>iZgv  
hE5?G;  
仿真&结果 ]zaTX?F:  
)MF@'zRK  
1. VirtualLab中SLM的仿真 <3BGW?=WP  
XZARy:+bc  
 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)。 ~LpkA`Hn!  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 SDO:Gma  
 为优化计算加入一个旋转平面 6[k<&;  
{{Ox%Zm  
fEXFnQ#  
n4S`k%CI  
2. 参数：双凸球面透镜 zgEN2d  
>"bW'  
wrgB =o  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ;!S5P(  
 由于对称形状，前后焦距一致。 X/2GTU7?  
 参数是对应波长532nm。 _MTZuhY  
 透镜材料N-BK7。 ydYsm
Tr  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 InbB2l4G  
zu{K"7Bx  
"/e)v{  
 4bA^Gq  
(JlPe)Q5  
~:7y!=8#  
3. 结果：双凸球面透镜 "NLuAB.P  
%6uZb sa  
z~vcwiYAP  
 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。 "[?DS  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 x;yvv3-$  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 $rcv@-l  
02t({>`  
["Ts7;q9[  
K*T^w3=  
56<UxIa~  
4. 参数：优化球面透镜 4E5;wH  
#%nV\ Bl  
uPl}NEwU|  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 _xCYh|DlQ|  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 Anyy
 
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 {f-O~P<Z4  
 透镜材料同样为N-BK7。 ,b!D8{W"N  
r6uN6XCM  
G4SA u  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Fnak:R0  
}wiyEVAh{  
mTtaqo_Bh  
EOu[X'gLr  
5. 结果：优化的球面透镜
!38KHq^|&  
g@!U^mr*3  
/A,w{09G  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 5e,u*J]  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 MF<ZB_@  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 63l& ihj  
L$_%T  
@z ",1^I  
!hq*WtIk  
6. 参数：非球面透镜 |E?r+]  
W
/BPf{U  
&^#iS<s1  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 M;y
*`<x  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ZtO$kK%q;  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 kVWcf-
f  
tlp,HxlP  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 !Ea >tQ|  
4t(/F`  
46NuT]6/4  
:po6%}hn  
\_,p@r]Q  
7. 结果：非球面透镜 /J-'[Mc'D[  
>Vt2@E
e  
\7b, Mz!  
 生成期望的高帽光束形状。 HBe*wkPd  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ow9a^|@a  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 \ZADY.ha  
7OmT^jV2  
i!}k5k*Z  
nktGO  
 cX C[O  
8. 总结 _2G _Io  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 %:`v
.AG  
=>5Lp  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 rwXpB<@l@  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 `$JvWN,kB  
#d,)Qe[  
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。 W !j-/ql  
r craf4%  
扩展阅读 _[&V9Jt  
@-[}pZ/  
扩展阅读 FCNYfjB%  
 开始视频 o%
~fJx:]y  
-     光路图介绍 ?SgFD4<~P  
 该应用示例相关文件： &6OY^6<  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 _1E c54D  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 x
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