[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) c]PTU2BB8  
应用示例简述 TI4Hu,rc  
1. 系统细节 }l|S]m!  
 光源 #wI}93E  
— 高斯激光束 w
qb4w7%  
 组件 .|Huzk+  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 #;]#NqFX  
— 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 U!aM63F3  
 探测器 D%p*G5Bg3  
— 视觉感知的仿真 rD].=.?1  
— 高帽，转换效率，信噪比 ,~1'L6Ri?  
 建模/设计 R}ki%i5|  
— 场追迹： *M1GVhW(+  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 eQuu\/z*H  
@- STo/  
2. 系统说明 *nCA6i  
7k(}U_v  
jk9f{Iu  
2.D2 o  
3. 建模&设计结果 0%ul6LvM  
EtKq.<SJ  
不同真实傅里叶透镜的结果： _MBhwNBxZ  
eV[{c %wN:  
b=
,BLe\  
#ibwD:{  
4. 总结 BNfj0e5b  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 b/M/)o!C  
x]{P.7IO'  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 wa"0`a:`;  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 'D+xs}\  
ye^x>a['  
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。 |U%NPw5  
IT| h;NUG  
应用示例详细内容 2dD"^z{  
jeu'K vhe  
系统参数 )9YDNVo*-  
g:o/^_  
1. 该应用实例的内容 * Gg7(cnpw  
OS(`H5D  
y, l[v39  
AxH;psj  
,:?ibE=  
2. 仿真任务 @t%da^-HS"  
-9b=-K.y  
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。 'Z{`P0/^o`  
M|(VM=~  
3. 参数：准直输入光源 y%TqH\RKv  
C4mkt2Eb0a  
?"yjgt7+y  
C'JI%HnQ  
4. 参数：SLM透射函数 Tn7Mt7h  
suN6(p(.  
\.i7(J]  
5. 由理想系统到实际系统 b~gq8,Fatb  
uw+nll*W%  
)s!A\a`vEd  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ug9Ja)1|  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 7X$CJ%6b  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 3H#,qug$  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 >ywl()4O  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 56pj(}eq  
!VD$uT  
(JbRhcg  
;]LQ}^MP(  
$_<[kci%  
应用示例详细内容 f7&ni#^Ztj  
RuHDAJ"&a  
仿真&结果 MT{1/A;`)  
]3v)3Wp  
1. VirtualLab中SLM的仿真 Hk}P  
Ftyxz&-4$p  
 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)。 -RP{viGWK  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 Z\0wQ;}  
 为优化计算加入一个旋转平面 3o rSk  
#VhdYDbW  
4rhHvp  
4-bM90&1t  
2. 参数：双凸球面透镜 ,LBj$U]e|E  
EZj rX>"#  
94!} Z>  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 {L$$"r,  
 由于对称形状，前后焦距一致。 "-:H$  
 参数是对应波长532nm。 JrBPx/?(,;  
 透镜材料N-BK7。 2m$C;j!D  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 $?ss5: S  
-o/Vp>_UOE  
T>'w]wi  
f#c}
}>V8  
IR"C?  
`C4(C4u  
3. 结果：双凸球面透镜 |21VOPBS  
+P))*0(c_  
remc_}`w  
 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。 zeGWM,!  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 56Lxr{+X  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 PVi;h%>Y  
Ifp8oL?S;  
(%6fZ  
_E9[4%f  
VK/L}^=GOO  
4. 参数：优化球面透镜 ^4IJL",  
hrX/,D -c  
b\\lEM>o1  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 KEy8EB  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 K7s[Fa6J  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 GYtgw9 "Y  
 透镜材料同样为N-BK7。 g8/ ,E-u  
8}BM`@MG  
fx>QP?Z  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 rrC\4#H[??  
~;b}_?%o  
Q)E
3)),  
6# bTlmcg  
5. 结果：优化的球面透镜 ShQ!'[J  
r5Q#GY>  
B|o@|zF  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 D_(NLC  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 I>8_gp\1  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 fNda&  
pa^_D~  
3ylSO73R  
#HP-ne; #  
6. 参数：非球面透镜 ;P<h9(  
mCn:{G8+  
,5U[#6^  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 k"=*'  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 
I\Y N!  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ]*MVC
/R,  
Pc?"H!Hkn  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 4YY!oDN:  
y<HNAGj  
Js:U1q  
"([gN:   
d %FLk=]  
7. 结果：非球面透镜 3zmbx~| =\  
rosD)]I7  
%*K zP{  
 生成期望的高帽光束形状。 J(8?6&=ck  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 EXbZ9 o*  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。

#""T>+  
b{&'r~

 
)zy;!  
'5Kj"aD%  
Ttl m&d+C  
8. 总结 Jza?DhSAZ  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 FzSL[S4i  
LB({,0mcX  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 0s Jp,4Vv  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 p,f$9t4  
: Wtpg   
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。 ukVBC"Ny  
-awG14%  
扩展阅读 `<P:ly.  
]1zud  
扩展阅读 \N-3JOVy  
 开始视频 2( I4h[  
-     光路图介绍 ;"#yHP`  
 该应用示例相关文件： #Muh|P]%\  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 R-<8j`[0  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 1he5Zevm}