[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) ZNvnVW<  
应用示例简述 p
x1{=~V/  
1. 系统细节 XABI2Ex  
 光源 aGY
F\7  
— 高斯激光束 j7)Xm,wI8  
 组件 |Skk1#  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 a}+7MEUmZ/  
— 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 UldG0+1d  
 探测器 &[hq !v  
— 视觉感知的仿真 R~],5_|  
— 高帽，转换效率，信噪比 }#/,nJm'  
 建模/设计 1MCHwX3/  
— 场追迹： !`G7X  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 .V?i3  
\e/'d~F  
2. 系统说明 IP`;hC  
+ fQ=G/  
9 1r"-%(r  
Jyx6{Oj  
3. 建模&设计结果 (f 0p   
q.OkZI0n  
不同真实傅里叶透镜的结果： 8h#/b1\  
E(e'qL  
=_`4HDr  
E:N~c
'k  
4. 总结 y
#3mc#)k  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 -VESe}c:nQ  
K>TdN+Z}=  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 wPDA_ns~  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 |-hzvuSX  
 @t  
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。 .ya^8
gM  
byYdX'd.  
应用示例详细内容 'Dq!o[2y  
vnXa4\Vdy  
系统参数 ~h] <E  
=>Vo|LBoe  
1. 该应用实例的内容 i!jZZj-{  
Eg?6$[U`8<  
\k1psqw^O  
"qRE1j@%a  
$-$^r;  
2. 仿真任务 xV'\2n=1T  
zLlu%Oc  
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。 FLO#!G  
XQhBnam%  
3. 参数：准直输入光源 )DsC:cP  
M$z.S0"  
<@}~
Fp@  
M* (]hu0!  
4. 参数：SLM透射函数 :0.Z/s -  
bIP{DxKS  
#]i*u1  
5. 由理想系统到实际系统 q&Sd+y&  
0(;d<u)fS  
bE2^sx`(  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 Z;bzp3v  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 AHP_B&s,Qe  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 maLKUSgo  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 \iAkF`OC  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 ,V3P.ni]  
^0R.U+?+  
=yiR
B?  
*doK$wYP  
TdI5{?sW  
应用示例详细内容 #CoJ S[t  
zg&<HJO  
仿真&结果 ,V!s w5_5m  
Cs7YD~,
 
1. VirtualLab中SLM的仿真 E)m{m$Hb  
a&~d,vC  
 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)。 p5c^dC{  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 >v@R]9  
 为优化计算加入一个旋转平面 [y|"iSD  
-:`$8/A|  
1FUadSB5)  
Mf%0Cx `  
2. 参数：双凸球面透镜 &IM;Yl  
nnX,_5s  
v2:A 4Pd:+  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 Tm5]M$)  
 由于对称形状，前后焦距一致。 @.T '>;izr  
 参数是对应波长532nm。 FyX
\S=  
 透镜材料N-BK7。 ["4h%{.  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 W~+ ] 7<  
Ln0rm9FV-  
WF<`CQg[  
^$SI5WK&)  
wQ qI@  
yf+M  
3. 结果：双凸球面透镜 AzVON#rj  
X>j% y7v  
y^tuybpZY<  
 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。 [op!:K0  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 xz5Jli  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 r k;k:<c  
R>U0W{1NO  
$-m@cObw!.  
Y;d$x}dh  
cdfJa  
4. 参数：优化球面透镜 vFLQq,?Nh  
IlJ6&9  
U7O~ch[,  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 rvuskXdo  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 SuU,SE'TX  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 vO!p8r F  
 透镜材料同样为N-BK7。 ZIQy}b'  
DcA{E8Y  
.5'
M^  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 1X2MhV  
bmVksi2b  
#
z_lBg. K  
B}8xA}<  
5. 结果：优化的球面透镜 yjlX@YXnw  
yKF"\^`@  
4Tgy2[D?q  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 -iWt~  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 z[X>>P3<n  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 oBiJiPE=`  
[ZU6z?Pf  
+<7~yZ[Z8  
u8L%R[#o  
6. 参数：非球面透镜 TZ{';oU  
e/JbRbZX  
B-PN +P2  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 G vMhgG=D  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 =B@+[b0Z  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 @S\!wjl]C  
F8mS5oB|^  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 O4J <u-E$  
xX$'u"dsA  
>J!4x(;Yh  
"/[xak!g  
tIfA]pE  
7. 结果：非球面透镜 N,fEta6  
!qk+>6~A,  
-J*BY2LU3f  
 生成期望的高帽光束形状。 ewHk (ru  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 '4k l$I  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。  #v+2W  
7pf]h$2  
Vc0C@*fVM  
"
j-Z<F]]  
@-=0T!/  
8. 总结 EYWRTh  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。
t4(Z@X$  
OQ>8Q
`  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 k?]`PUrV  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 |8^53*f ?
 
#4UK
kd  
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。 OZ>w.$ue  
Ug(;\*yg  
扩展阅读 =hD@hQi  
Z./$}tVUG  
扩展阅读 QS(aA*D  
 开始视频 
*|WS,  
-     光路图介绍 `o|Y5wQ@  
 该应用示例相关文件： cW%QKdTQY0  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 I!sh+e  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 UF37|+"E