[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) LeEv']  
应用示例简述 C]dK/~Z#r  
1. 系统细节 L@VIC|~E  
 光源 g._`"c  
— 高斯激光束 i`st'\I  
 组件 xryXO(  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 K."%PdC  
— 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=3UaYr  
 探测器 S:F8`Gh  
— 视觉感知的仿真 Aq3.%,X2H  
— 高帽，转换效率，信噪比 u*w'.5l  
 建模/设计 FV~ENpncP  
— 场追迹： d$f3Cre  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 (,P6cWt}"  
fY|P+{BO2  
2. 系统说明 H5,rp4H9  
"~+?xke5z  

x9Oo.[  
`2I<V7SF$  
3. 建模&设计结果 <13').F  
a]]>(Txc  
不同真实傅里叶透镜的结果： (6g;FD:"6  
DuvI2ZWP]  
$_5a1Lq1  
7iijATc  
4. 总结 :*g3PhNE  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 L!qXt(`  
0pW?v:!H  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 7c8A|E0\mF  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 n,l{1 q  
0r/
pZ3/  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 5`tMHgQO  
1&2
X*$]y  
应用示例详细内容 P-Upv6J3  
u6#FG9W7  
系统参数 xtq='s8e  
}<=4A\LZ  
1. 该应用实例的内容 99/`23YL  
rY:A
 LA  
,GVD.whUl  
n97pxD_74  
%4#Q3YlyD  
2. 仿真任务 OL0W'C9oA  
oU
[>.Igi  
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。 ZIr&_x#e  
9V/:1I0?&0  
3. 参数：准直输入光源 vj#Y /B  
FG@ ')N!g  
,z@"pI b  
l =`?Im  
4. 参数：SLM透射函数 qGK -f4  
MpCK/eiC  
V;-$k@$b.  
5. 由理想系统到实际系统 +$SJ@IH[<  
0; PV gO;9  
9*b(\Z)N  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 a`t<R  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 W3~xjS"h  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 ;D>*Pzj  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 Tj3xK%K_r3  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 G\4*6iw:  
y7Sey;  
'jr[ ?WQ  
yd+.hg&J  
")xd 'V  
应用示例详细内容 c8<qn+=%?  
]8~{C>ch$  
仿真&结果 lHI;fR  
UD6:X&Un  
1. VirtualLab中SLM的仿真 Smc=-M}  
IizPu4|  
 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)。 Rv=rO|&]  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 qy\Z2k  
 为优化计算加入一个旋转平面 I|eYeJ3  
XhEJF !  
Op>l~{{{  
o1^Rx5  
2. 参数：双凸球面透镜 &4}Uaxt)  
/Y_)dz^@  
1Ht&;V  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 g*-%.fNA  
 由于对称形状，前后焦距一致。 Xub<U>e;b  
 参数是对应波长532nm。 E,wOWs*  
 透镜材料N-BK7。 >"?jW@|g  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 WH^^.^(i  
^0T DaZDLp  
L[rxs[7~  
ra]lC7<H  
yc:y}"  
(5\VOCT>4%  
3. 结果：双凸球面透镜 LEn+0^hX  
>Y8\I  
P g.j]  
 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。 ~[
ZRE @  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 .tQeOZW'  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 4mM?RGWv
 
lFT` WO  
H$44,8,m  
vp2s)W8W  
zNRR('B?  
4. 参数：优化球面透镜 /OtLIM+7~{  
efUa[XO  
[#mRlL0yk  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 'fS&WVR?  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 e,8[fp-7  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 E
f2i#BoZ  
 透镜材料同样为N-BK7。 T6^H%;G  
!E.CpfaC  
kC8M2|L  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 @0[#XA_>  
&|Cd1z#?  
+JlPQ~5  
~`Rb"Zn  
5. 结果：优化的球面透镜 4uy:sCm
u  
D@?Tq,
= [  
, aJC7'(  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 zbgH}6b  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 efXiZ  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 sp8P[W1a  
P,W(9&KM  
_/[}PQC6G  
^+k~
{F,)  
6. 参数：非球面透镜 `JzP V/6  
MiN|u  
D
&-cNxh  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 ^SvGSxi  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 g|=1U  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 }-N4D"d4o  
Z3q
r2/  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 H63?Erh>a  
-I'Jm=q3]  
<swfYT!N  
h\lyt(.s  
./@C  
7. 结果：非球面透镜 ,*m{Q  
mV++7DY  
PFI^+';  
 生成期望的高帽光束形状。 H84Zg/ ^  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 b-
?d(-  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 }F4%5go  
K)N'~jCG  
B1 Y   
:zp9L/eh  
r
k8Cea  
8. 总结 EV[ BB;eb  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 2OZ<t@\OY  
'BX U'  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 +N2R'Phv  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 GV8`.3DBOF  
&|I{ju_  
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''X\/|  
5
b
$QXO  
扩展阅读 TR'<D9kn  
'4)4*3
z,  
扩展阅读 ]6;G#
  
 开始视频 PM^Xh*~  
-     光路图介绍 4Hq6nT/  
 该应用示例相关文件： <Gj]XAoe%  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 [vn"r^P  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 &xE+PfX