[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) &/>;LgN  
应用示例简述 JrCf,?L^  
1. 系统细节 (s}Rj)V[^  
 光源 DKy>]Hca  
— 高斯激光束 iK5]y+@8  
 组件 xSpMyXrQ  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 u}K5/hC  
— 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 '}jf#C1$c  
 探测器
@Jb@L  
— 视觉感知的仿真 zwM"`z  
— 高帽，转换效率，信噪比 I
ajD;V
  
 建模/设计 ,wtFs!8  
— 场追迹： )XLj[6j0  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ?^%YRB&  
9W{,=.%MX$  
2. 系统说明 %f3c7\=C  
w^06z,  
&`9j)3^J.  
t8+?U^j  
3. 建模&设计结果 W(;x\Nc7  
Ik`O.Q.}  
不同真实傅里叶透镜的结果： E2^ KK:4s  
i{o#3  
$Y8>_6%+T  
F>(qOH.I  
4. 总结 cC^W2\  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 b;S6'7Jf9  
8)L'rW{q#  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 
'e}uvbK  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 uQH%.A  
2dHM  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 )
.pO2lLF4  
J'oDOn.M  
应用示例详细内容 }5Yj  
u@<Pu@?xm  
系统参数 PeO]lq  
JZ`>|<W  
1. 该应用实例的内容 `_|aeoK_  
I[}75:^Rt  
8]S,u:E:N  
x>}B#  
d)N^PJ/  
2. 仿真任务 AT"!{Y "H  
}7K@e;YUg  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 &|)hCJu  
7; p4Wg7k}  
3. 参数：准直输入光源 Hal7 MP  
\Ke8W,)ew  
1o8wy_eSs  
xpF](>LC(  
4. 参数：SLM透射函数 
>^dyQyK  
W7t >&3l  
q(,cY
u  
5. 由理想系统到实际系统 BWWq4mdb{  
YQ; cJ$  
k^z0Lo|)'  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 .Y;b)]@f  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 1@xP(XS  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 )B6
# A0  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 l';pP^.q  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 2gt+l?O<PS  
?]^zD k@~  
$*k)|4
 
nTPB,QE<  
zxkM'8JC  
应用示例详细内容 X/l;s  
_g[-=y{Bb  
仿真&结果 Jm4#V~w  
k0L] R5W  
1. VirtualLab中SLM的仿真 r088aUO P  
'TL2%T/)t  
 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)。 G8eD7%{b:)  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 .jA
\f:u#  
 为优化计算加入一个旋转平面 >L gVj$Z  
Ry&q1j  
%#u.J  
3V?817&6z  
2. 参数：双凸球面透镜 K/^ +eoW(  
<?YA,"~  
%]!adro~  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 Ql8bt77eI-  
 由于对称形状，前后焦距一致。 ~O{W;Cyh  
 参数是对应波长532nm。 ~h! 13!  
 透镜材料N-BK7。 ;$7v%Ls=  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 `N}d}O8   
=s;M]:  
" !-Kd'V  
Q8q@Y R#  
OUI6 ax\[  
iCP~
O  
3. 结果：双凸球面透镜 Ow@v"L;jF!  
F)SPaC4  
^]>aHz9  
 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。 ^/toz).Q  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 (Sv>NQp  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 @E%DP9.I  
jZd}OC<  
uFG<UF  
L&kr{7q  
e\F}q)_
 
4. 参数：优化球面透镜 QB&BTT=!  
oh~:,  
hi|!  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 ]a?bzOr,  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 C5*xQlCq}  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ys8Q.oBv_`  
 透镜材料同样为N-BK7。 Q9c)k{QZ  
/7/0x ./{  
20tO#{Li  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 O)]v;9oER  
BMFF=  
<{Q'&T  
<41ZZ0<EwY  
5. 结果：优化的球面透镜 6B" egYv  
632
bN
=>  
Zb_apjg[4  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 <+v{GF#R  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 fThgK;Qy'U  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 w5,Mb  
s^hR\iY  
-tLO.JK<  
^YlI>_3s  
6. 参数：非球面透镜 lG:kAtx4  
.c+9P<VmC}  
-SCM:j%h  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 S,{tV=&m]  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 V
'.a)6  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 * F4UAQzYb  
<RXwM6G2  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 =qu(~]2(  
b5a.go  
FX}Gt=  
8b(!k FxD  
8sOQ
9  
7. 结果：非球面透镜 *O~e T  
=9wy/c$  
6'vbT~S!  
 生成期望的高帽光束形状。 [?0d~Q(R#  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 0~Gle:  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 vB'>[jvA|  
>jg0s)RA'  
!&^gaUa{  
v,@F|c?_S  
WXw}^v  
8. 总结 P-`(0M7^  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 1q7tiMvV-  
lLhL`C!  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 <0P5 o|  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 `G9 l  
EgjR^A1W2  
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。 (Z]HX@"{J  
8' DW#%  
扩展阅读 Mkxi~p%<r  
I:98$r$  
扩展阅读 $g0+,ll[6  
 开始视频 8^/I>0EZ  
-     光路图介绍 KqY["5p  
 该应用示例相关文件： Fh$slow4!  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 }_9,w;M$  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 w"Y` ]2