[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) Zcg=a_  
应用示例简述 lA39
$oJ  
1. 系统细节 I3xx}^V  
 光源 2#nn}HEOC  
— 高斯激光束 V*U7-{ *a  
 组件 uOEFb  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 
{PHxm  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 ;bd\XHwMUP  
 探测器 %}G:R!4 d  
— 视觉感知的仿真 _4z>I/R>Z  
— 高帽，转换效率，信噪比 2-| oN/FD  
 建模/设计 z(^p@&r)F  
— 场追迹： x3L3K/qMg  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 31|Vb  
Vkex&?>v$  
2. 系统说明 AA}M"8~2  
1$f
A9u$  
:yvUHx  
{M]m cRB(
 
3. 建模&设计结果 $Q|66/S^  
-aGv#!aIl  
不同真实傅里叶透镜的结果： MB\vgKY  
-5A@FGh  
^HKxaW9W  
K}O~tff  
4. 总结 7/(C1II.Q  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 C+}uH:I'L  
K/Axojo  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ~
s{$&N  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 yPm)r2Ck  
8T 6jM+ h  
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20_a;V  
C,-V>bx g  
应用示例详细内容 lp?ge
av  
NF0} eom  
系统参数 qwA:o-q"  
z@&_3 Gl  
1. 该应用实例的内容 }mz4 3Sq<  
dOqwF iO  
1O9V Ej5  
a+*|P  
=Ze~6vS,  
2. 仿真任务 uZId.+Rk  
O>w
$  
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。 @8@cpm  
*8"5mC;"  
3. 参数：准直输入光源 <H)h+?&~d  
$K\\8$Z  
Qd]-i3^0  

tA@#S
Iw  
4. 参数：SLM透射函数 \I#2Mq?  
[ OMcSd|nf  
yS
7[=S  
5. 由理想系统到实际系统 ^`=Z=C$
fj  
o?^j1\^  
)y.J2_lI8  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 rtf>\j+  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 nb'],({:9  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 tTF/$`Q#*  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 yBauK-7*c  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 RIl%p~  
CbS9fc&  
,/:#=TuYm  
sqac>v  
6P?  
应用示例详细内容 .'+Tnu(5q  
)#Y*]  
仿真&结果 qN+ngk,:  
$}W=O:L+D  
1. VirtualLab中SLM的仿真 5x4JDaG2  
J9I!d.U  
 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)。 A#2Fd7&  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 "=9L7.E)  
 为优化计算加入一个旋转平面 A(Ugam~}  
8K6yqc H  
0l^-[jK)  
-`iZBC50  
2. 参数：双凸球面透镜 (Pc:A!}  
"-A@>*g  
mWUQF"q8  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 2
@:Go`mg  
 由于对称形状，前后焦距一致。 XLg6?Nu  
 参数是对应波长532nm。 ?8b?{`@V  
 透镜材料N-BK7。 Bz9!a
k~4  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 DDc?GY:
 
=<iK3bPkU  
@\z2FJ79w  
d1``}naNw  
%@kmuz??  
=4m?RPb~b  
3. 结果：双凸球面透镜 )@\= pE.H  
& 2>W=h  
jUI'F4.5x-  
 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。 HeNg<5v%Y  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 EFqWnz  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 [[Qu|?KEa  
wC`])z}bT  
C:0Ra^i ?L  
>q[(UV  
mcpM<vY/H  
4. 参数：优化球面透镜 oh:g  
"^Tb8!  
P< O[S  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 oOmPbAY  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 )(_}60  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 : JD%=w_  
 透镜材料同样为N-BK7。 o[O-|XL_  
|94"bDL3~  
AWi~qzTZ  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Zh6bUxr  
Tc T%[h!  
8uchp  
g"FG7E&  
5. 结果：优化的球面透镜 ow>^(>^~  
# ~} 26  
co|jUDu>W  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 z
Vd2kuI&?  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 Ky8sLm@  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 q+>{@tP9  
cuB~A8H#}  
|Eu_K`  
z\sy~DM;>  
6. 参数：非球面透镜 0;#%KC,  
?76W
g::  
8&IsZPq%
l  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 =%%\b_\L  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ^}8(o  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 8
T):b2h  
UwvGw5)q  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 `M6!V  
<IC=x(T  
\j+O |#`|)  
lQ<2Vw#Yl  
{Uz@`QO3  
7. 结果：非球面透镜 ^&03D5@LoY  
N/p9Ws  
Vl%AN;o  
 生成期望的高帽光束形状。 m$ )yd~  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 d(3F:dbk  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 r`qMif'  
v~H1Il_+  
%[u6<  
L'B
DS*  
yM}}mypS  
8. 总结 GbFLu`Iu  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 W2D^%;mw  
/`Yy(?,  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 9c1g,:8\  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 0&mo1 k_U  
y>Zvose  
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。 I= G%r/3  
vIF=kKl9,  
扩展阅读 HJhPd#xCW  
QM\vruTB  
扩展阅读 <H<5E'm  
 开始视频 nfJ|&'T  
-     光路图介绍 3FT%.dV^  
 该应用示例相关文件： L$=@j_V2  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 Q&] }`Rp=  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 ;2Db/"`t