[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) L?/M2zc9Y  
应用示例简述 ,<Do ^HB/  
1. 系统细节 ]h`E4B  
 光源 k[^}ld[  
— 高斯激光束 yx`r;|ds}  
 组件 NjCLL`?f  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 *N&^bF"SF  
— 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 z!uB&2C{k  
 探测器 ?><   
— 视觉感知的仿真 gE]a*TOZk  
— 高帽，转换效率，信噪比 ;d'O.i=  
 建模/设计 ^LQ lfd  
— 场追迹： ES2d9/]p-  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 o*5e14W(:  
h<z/LL8|  
2. 系统说明 x]
jdx#'  
P^d.,  
t]YLt ,  
Q& unA3  
3. 建模&设计结果 >GF(.:7  
/F  
不同真实傅里叶透镜的结果： Y-q,Ovf!  
=[CS2VQ'  
i}
&mz~  
hdNZ":1s  
4. 总结 u/c~PxC  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 |^&2zyUj/  
p~{%f#V  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 2l}FgD  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。
tg%WVy2  
GE|^ryh  
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。 2>_LX!kyP]  
nR|u
Aw  
应用示例详细内容 }od7YL  
7n3x19T  
系统参数 qI/r_  
%RR|QY*  
1. 该应用实例的内容 N*4IxY'vX/  
aN);P>
 
d)J] Y=j
 
9p0HFri[  
"%@=?X8  
2. 仿真任务 C Wl95g  
(H|d3  
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。 uu46'aT  
T>:g ME  
3. 参数：准直输入光源 `[HoxCV3o  
t2
%bHIG}  
3@WI*PMc  
."@a1_F|  
4. 参数：SLM透射函数 wQ/@+
$>  
d'@H@  
[T?6~^m=  
5. 由理想系统到实际系统 )-Sl/G  
@42lpreT  
\?]HqPibx  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 q,h.W JI  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 KcyM2hE7  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 {xb%P!o`  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 [Kj#KJxy  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 8X~vJ^X9@y  
kQi
W5  
/r 2.j3:l  
VH1c)FI  
ve/6-J!5Y.  
应用示例详细内容 -t
dO
N  
ra#)*fG,~  
仿真&结果 3<Y;mA=hw  
lNnbd?D8  
1. VirtualLab中SLM的仿真 u2Z^iY  
[tw<TV"\  
 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'(n4qH2#s  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 'C4Ll2  
 为优化计算加入一个旋转平面 thboHPml{  
*[/Xhx"  
?fX8WRdh  
,OFr]74\  
2. 参数：双凸球面透镜 6L% R@r
 
UDqKF85H  
1+ARV&bc  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 I6Q_A  
 由于对称形状，前后焦距一致。 ?d`+vHK
]>  
 参数是对应波长532nm。 /M c"K  
 透镜材料N-BK7。 ^)]*10  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 Z8_gI[
Zn  
X{5DPhB,  
><[.  
HbVV]y  
%l P   
bM_(`]&*  
3. 结果：双凸球面透镜 .T>}O0L"  
J]YN2{(x  
2gI_*fG1  
 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。 QnAf A%  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 <^Nj~+G'  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 a;6\T*iJ!  
Ln -?/[E  
'aWZ#GS*  
@*{BX~f  
M!i5StGC  
4. 参数：优化球面透镜 85~h+Q;  
PP`n>v=n  
6M|%nBN$|  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。
F}4 0  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 51'SA B09  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 0'oT {iN  
 透镜材料同样为N-BK7。 uk/+ i`=  
V2* |j8|  
k.Nu(j"z  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 E%:zE Q  
"x^bl+_"  
7
C yLSZ  
Vb#@o)z  
5. 结果：优化的球面透镜 *\vc_NP]  
JNl+UH:.  
;z=C]kI6M  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 A^pp'{ !.  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 xT8"
+}  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 8H b|'Q|^  
.ai9PsZ?V  
x)5v8kgf  
PFw"ICs  
6. 参数：非球面透镜 j06oAer 9  
Q^Z}Y~.  
?d)|vX3Uf  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 9Q1GV>j>B  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 .?j
8{>  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ;^i,Q} b/  
8;NO>L/J]i  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 PyF4uCn"H  
sn#h=,*4`  
3NWAyCq-  
?@(H. D6'v  
l d9#4D[#  
7. 结果：非球面透镜 t1^96@m^  
ijYLf.R<  
I\23as0q  
 生成期望的高帽光束形状。 ~.PYS!" +  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 0/]vmDr  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 Q.AM  
t}
gqk'  
'b,D;'v  
_@TTVd  
dY.uOafr  
8. 总结 Fgk/Ph3r  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 0xcqX!(  
7mNskb|  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 VA.1JBQ  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 WG{/I/bJ
_  
6u}NI!he  
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。 N';lc:Ah~  
Us5JnP5  
扩展阅读 AK =k@hT  
Yv
-uC}e  
扩展阅读 U?{j  
 开始视频 -y(
V-  
-     光路图介绍 Nj\WvKG  
 该应用示例相关文件： W~FA9Jd'Z  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ^D
|c  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 s_TM!LRUcw