[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) 4$^mLD$>  
应用示例简述 0=,Nz  
1. 系统细节 aH;AGbp   
 光源 ">T\
]V$R  
— 高斯激光束 qz- tXc,  
 组件 ql9n`?Q  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 'n h^
;  
— 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 R\cx-h*  
 探测器 cPcH 8Vd  
— 视觉感知的仿真 aUL7]'q}  
— 高帽，转换效率，信噪比 8`S1E0s  
 建模/设计 1*A^v  
— 场追迹： 7mSNz.  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 q=^;lWs4  
i).Vu}W
#S  
2. 系统说明 L)M{S3q,  
iq3)}hGo  
F7'MoH  
l!gX-U%-  
3. 建模&设计结果 &wDZ@{h  
Y;Nq(  
不同真实傅里叶透镜的结果： 0;x&\x7K
 
9O &]!ga  
E3a^"V3p  
a6zWg7 PN  
4. 总结 In4VS:dD  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 kmW/{I9,ua  
@@@}FV&  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 <IIz-6*V  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 U _pPI$ =  
Lp%J:ogV`  
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。 <LZ#A@]71  
)z&C&Gqz  
应用示例详细内容 h% >ZN-K)  
/w?zO,!  
系统参数 K91O$'J  
?o)?N8U  
1. 该应用实例的内容 Q|[^dju  
.
Ao _cx  
5OPvy,e6  
1OvoW Nx  
!pj&h0CR  
2. 仿真任务 cGs&Kn;h  
k@9hth2Q  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 Tcv/EST  
E<D^j^T  
3. 参数：准直输入光源 f#Ud=& >j  
9e.v[K~  
qsEFf(9G  
Dy5&-yk  
4. 参数：SLM透射函数 },X.a@:  
N G vb]  
'h;qI&  
5. 由理想系统到实际系统 QeT~s5 H  
2f{p$YIt  
1Z?uT[kR  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ;Tk/}Od!VN  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 f/z]kfgw  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 SnX)&>B  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 Rt,po  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 N`d%4)|{  
uzb|yV'B  
>B``+Z^2  
%x;~o:  
+BM[@?"hrh  
应用示例详细内容 <}.!G>X  
Z6M qcAJ3j  
仿真&结果 )l(DtU!E  
OK-*TPrc  
1. VirtualLab中SLM的仿真 A:4&XRYZY  
89KFZ[.}]  
 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%zYD9p  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 XL44pE m  
 为优化计算加入一个旋转平面 n@H;*nI|  
EqBTN07dZS  
=/xx:D/  
~Hd*Xl  
2. 参数：双凸球面透镜 a".iVf6y  
"Q\b6 7Ch  
zgGJ<=G.  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 !]fSS)\H  
 由于对称形状，前后焦距一致。 eu]qgtg~U  
 参数是对应波长532nm。 YuHXm3[  
 透镜材料N-BK7。 KRR)pT  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 GbQg(%2F  
gw">xt5  
V@y&n1?6  
pI.8Ip_r  
fGA#0/_`  
t+pA9^$[`  
3. 结果：双凸球面透镜 tC
RsaDK>  
5zZQt+Ip  
C]3:&dx9  
 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。 ang~_Ec.  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 {~#PM>f  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 <EE^ KR96  
BW3Q03SW6  
.h/2-pQ>  
ePR9r}  
6Hy_7\$(-  
4. 参数：优化球面透镜 8N |K
  
kaoiSL<[6  
)lz)h*%#  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 p)z#%BY56  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 R?#=^$7U  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 9s7TLT k  
 透镜材料同样为N-BK7。 {KK/mAp{  
Lr d-  
g HxR
w  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 QX&Y6CC`]  
f)Y~F/[$P  
v>mK~0.$  
rR/{Yx4  
5. 结果：优化的球面透镜 =w:)AWZ  
@A`j Wao  
UKTfLh  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 Q`;eI a6U  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 KLuOg$i  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 l&kZ6lZ  
[
#G*GAa6*  
pp{p4Z   
R>5Xv%R  
6. 参数：非球面透镜 d.Ccc/1-  
<$Sl%
DoS  
JvP>[vb  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 Xx2t0AIB  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。  n0EW U,1  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 j/NX
 
/?b{*<TK  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 C9""sVs  
@SaxM4  
qUn+1.[%  
!g)rp`?  
EDh-pK  
7. 结果：非球面透镜 QoxQ
"r9Wh  
][#|5UK8L  
|QR9#Iv  
 生成期望的高帽光束形状。 1;B&R89}  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 @o#Yq n3Y  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 L.JL4;U P  
@[f$MRp\  
>#gDk K  
Br{(sL0e  
4M6[5RAW{  
8. 总结 suFk<^3  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 jT F"  
a0PU&o1EF  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 :>_oOn[_  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 jP2#w{xq  
Y}Dk>IG  
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。 |;d#k+/;
 
}*C  
扩展阅读 X8R:9q_  
%XZhSmlf
 
扩展阅读 m~P30)  
 开始视频 .j>MsQP#\C  
-     光路图介绍 I36%oA  
 该应用示例相关文件： <%rm?;PBl  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 _%\%  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 ;mG
PX~38