[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) _LVwjZ
X[  
应用示例简述 h=?V)WSM  
1. 系统细节 a7$]" T 7  
 光源 ]o!rK<  
— 高斯激光束 :?uUh  
 组件 hk5[ N=  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 c>SFttbU  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 WFr;z*  
 探测器 X667*L^  
— 视觉感知的仿真 E&;[E  
— 高帽，转换效率，信噪比 [ADSGnw  
 建模/设计 aNt+;M7g`  
— 场追迹： u& 4i=K'x8  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 #'5C*RO  
c >O>|*I  
2. 系统说明 ^l,(~03_  
m8jQ~OS  
\C{Dui)F  
k<&zVV'  
3. 建模&设计结果 ol[sX=5 *  
z`
}<mY E  
不同真实傅里叶透镜的结果： f6of8BOg  
!g`^<y!  
RJpRsr  
kA.U2  
4. 总结 l1M %   
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 I ~U1vtgp  
R^p'gQc$   
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 (^{tu89ab  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 B|f =hlY  
4Eri]
O Ri  
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。 Za110oF  
C{*' p+f  
应用示例详细内容 $q$G  
VYR<x QA  
系统参数 '9ki~jtf=  
.S_7R/2(?  
1. 该应用实例的内容 7^oO N+=d  
+GYO<N7  
!&eKq?P{j  
iJ&jg`"=F  
B,5kG{2!  
2. 仿真任务 sBq-"YcjR  
XfYbWR  
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。 {}n]\zO %  
f0|wN\  
3. 参数：准直输入光源 b)[2t^zG  
/g]NC?  
ke)}JU^"  
{i^F4A@=Z  
4. 参数：SLM透射函数 "*bP @W  
3a\De(;  
e0$.|+  
5. 由理想系统到实际系统 Dq~\U&U\$  
sd5)We  
W]W[oTJ5  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 +:_;K_h  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 FKH_o  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 RxYC]R^78  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 2CF5qn}T  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 (&KBYiwr  
)Tl]1^  
*'n L[]  
K
%g_e*"$  
V q[4RAd^P  
应用示例详细内容 ?Q[b1:;Lm  
tch;_7?  
仿真&结果 ZVyJ%"(E  
Vo;0i$  
1. VirtualLab中SLM的仿真 Pr_DMu  
rU |%  
 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)。 <'N~|B/yZ  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 Y'+mC  
 为优化计算加入一个旋转平面 =&"a:l  
0B]c`$"aD  
.O&[9`"'  
3(,c^F  
2. 参数：双凸球面透镜 ;r BbLM`  
ELZ@0,  
_oE 7<  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 F|&
%Z(@a  
 由于对称形状，前后焦距一致。 GD1L6kVd1  
 参数是对应波长532nm。 (XNd]G  
 透镜材料N-BK7。 B.4Or]  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 "!R*f $  
GQ0(
lS  
*pYawT  
E^B3MyS^^  
s[;1?+EI  
T[- %b9h>  
3. 结果：双凸球面透镜 Dn48?A[v  
XG!^[ZDs  
mYFc53B  
 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。 l
E8(BWzw  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 _LFABG=  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 |*g\-2j{  
u`"Y!*[ -  
ao"Z%#Jb~  
7|k2~\@q  
K_fJ{Vc>O  
4. 参数：优化球面透镜 N>w+YFM  
i(4.7{*  
XCT3:db  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 r_MP[]f|0  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 63'L58O  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 8:U0M'}u>  
 透镜材料同样为N-BK7。 y]g
5S-G  
U45-R-  
.Ms$)1  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 @QDUz>_y  
mr,GHx  
#n+sbx5~
7  
;?Q0mXr  
5. 结果：优化的球面透镜 {<zE}7/2-  
1 J[z ![Tf  
>:OP+Vc  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 "?6R"Vk?:  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 uT YG/O  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 I7C+XUQkQ  
|M EJ)LE7  
hVdGxT]6  
!Pu7%nV.  
6. 参数：非球面透镜 -|
P7e  
c^R "g)gr  
212 =+k  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 P0rdGf 5T  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 (L!u[e0[#  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 /U>8vV+C  

UMH~Q`"  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 eGUe#(I /  


\}Kad\)  
m|[cEZxHB  
r#d]"3tH  
n65fT+;  
7. 结果：非球面透镜 xM>dv5<E  
%5;kNeD\Fq  
KF7d`bRe  
 生成期望的高帽光束形状。 Cyu
d)BZvm  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 xzRC %  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 eTt{wn;6  
nTsPX Tat  
}'\M}YM  
.yb8<qs  

fVq,?  
8. 总结 K,*IfHi6[  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 FYK}AR<=  
 XV!UeBq  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 :0Fwaw9PH"  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 )EG-
xo@X  
obw:@
i#  
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。 |h:3BV_  
w$Mb+b$  
扩展阅读 P2)g%$ME  
%;`3I$  
扩展阅读 5JZZvc$au  
 开始视频 94XRf"^  
-     光路图介绍 Kw>gg  
 该应用示例相关文件： t;[Q&Jl  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 hy:K) _   
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 Pv@;)s(-