[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)
960[.99  
应用示例简述 :[hZn/  
1. 系统细节 ;"d>lyL  
 光源 {xW HKsI>,  
— 高斯激光束 4V2}'/|[  
 组件 kPuY[~i%  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 6bv~E.  
— 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 Ib8*rL0p<L  
 探测器 x%J4A+kU  
— 视觉感知的仿真 H>zX8qP+  
— 高帽，转换效率，信噪比 ](^$5Am  
 建模/设计 PTt#Ixn,  
— 场追迹： J
f#Ika&px  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 he/WqCZg  
{Kbb4%P+h  
2. 系统说明 ^(w%m#  
z' oK 0"  
FR bm
eq3c  
o#p{0y  
3. 建模&设计结果 -^R6U~  
o7_*#5rD
 
不同真实傅里叶透镜的结果： E:_m6 m  
MXVQ90  
5mtsN#  

d*}dM"  
4. 总结 5c8tH=  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Fl{@B*3@w  
jyLE  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 [WfigqY`b*  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 4V6^@
  
ApT
8;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。 GBh$nVn$  
Rhfx  
应用示例详细内容 $u ae8h  
B
IW?/^  
系统参数 b6]MJ0do  
?KB+2]7m6  
1. 该应用实例的内容 ?Q?=I,2bP  
l?f%2:}m  
6bE~m<B\`  
gpvzOW/  
=ws iC'  
2. 仿真任务 6_&uYA<8pE  
p%ve1>c  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 Ifx EM  
aS
GZF w  
3. 参数：准直输入光源 VZhHO d  
QEC4!$L^  
?z[k.l+6w  
#M)SAe2  
4. 参数：SLM透射函数 )j_Y9`R  
;ndwVZ~,  
q{c/TRp7  
5. 由理想系统到实际系统 j#f7-nHyz8  
u)hr  
mw!EDJ;'  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 r
LKwuZ  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 %v"qFYVX"  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 jYxmU8  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 H\PY\O&cP  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 ~d9@m#_T#~  
LQo>wl  
=[ +)T[  
(fTi1 I!  
n>o0PtGxC  
应用示例详细内容 l&2pUv=  
myvn@OsEw  
仿真&结果 ir?Y>  
V,?BVt  
1. VirtualLab中SLM的仿真 Py! F  
"J=A(w5   
 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\.l!vn0  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 -*nd5(lY&  
 为优化计算加入一个旋转平面 9*ek5vPB  
Z37%jdr  
.S6u{
B  
A.|98*U%  
2. 参数：双凸球面透镜 I;5:jT`  
9x]yu6  
vw'BKi F  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 `at>X&Ce,  
 由于对称形状，前后焦距一致。 :9.QhY)D  
 参数是对应波长532nm。 5;:964Et  
 透镜材料N-BK7。 66Tx>c"H  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 Y2oN.{IH  
Mv1V Vk  
BK[ YX)  
Cu,#w3JR  
9bb5?b/  
79y'PFSms  
3. 结果：双凸球面透镜 uupfL>h  
VM
"z6@  
<],
~V\m  
 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。 ,^m;[Dl7  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 WW.amv/[a  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 yu98d1  
"l7))>lL  
92pl#Igt  
=AVr<kP  
,Srj38p  
4. 参数：优化球面透镜 JZom#A. dt  
f{j.jfl\x  
?]Wg{\NC6  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 bKb}VP  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 `ZLA=oD  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 IuOY.c2.u  
 透镜材料同样为N-BK7。 T0F!0O `  
p J#<e  
V.H<KyaJ  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 fo5+3iu^  
>SSRwYIN  
i3us
Z{_r  
kM o7mkV  
5. 结果：优化的球面透镜 r_EuLFMA  
.`5BgX7W  
o?]g  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 fd&=\~1_$  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 ADW>  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 lRr={ >s  
G&f~A;'7k  
U%zZw)  
`a:L%Ex  
6. 参数：非球面透镜 h
np-x3  
`xm4?6  
nApkK1?  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 8Z1pQx-P2C  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 [;*Vm0>t  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 J[7|Ul1 <  
_6/q.  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 j+-+<h/(  
6d%'>^`(o-  
|v?*}6:a  
"JBTsQDj!  
tc4"huG  
7. 结果：非球面透镜 M>kk"tyM  
cPL]
WI0(  
fD:>cje  
 生成期望的高帽光束形状。 VfON{ 1g  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 du0]LiHV  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 @ApX43U(  
FaVeP%v  
JAA{5@ST  
yccF#zU  
DTi\ 4&41  
8. 总结 m=.}}DcSs  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 8/16<yZ  
!v`C-1}70  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 5J0Sc  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ZUiInO  
2B<0|EGtzw  
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。 xw5LPz;
B  
leMcY6  
扩展阅读 M(+;AS?;  
;s(ua
C3  
扩展阅读 5Rc^5Nv  
 开始视频 XnCrxj  
-     光路图介绍 057$b!A-a  
 该应用示例相关文件： Pu-/*Fx  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 SSh=r  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 v7kR]HU[y