[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) m_O=X8uj"D  
应用示例简述 KV&_^xSoh|  
1. 系统细节 t6>Qe  
 光源 Mm[1Z;H  
— 高斯激光束 Ognq*[om  
 组件 _ .  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 .6-o?=5  
— 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 _(A+_|  
 探测器 a9q?9
X  
— 视觉感知的仿真 G&@RLht  
— 高帽，转换效率，信噪比 cLk+( dn  
 建模/设计 RBojT   
— 场追迹： j`-y"6)  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 IHX#BY>  
i{RS/,h4  
2. 系统说明 4Fc1'  
vWU4ZBT8G  
N`GwL aF  
vT<wd
#  
3. 建模&设计结果 ?ut juMdl  
rVW'KN  
不同真实傅里叶透镜的结果： MvwJ(3  
[#h!3d|?B  
iKTU28x  
Dve5m=  
4. 总结 &ZFAUE,[  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ialk6i![  
ee?Mo`  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ><[.  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 `-`iS?  
%l P   
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。 ?mUu(D:7D  
ZpBH;{.,  
应用示例详细内容 6_ 0w>  
31\^9w__8  
系统参数 <^Nj~+G'  
a;6\T*iJ!  
1. 该应用实例的内容 <"P '"SC  
HWAqJb [  
hWe}(Ks  
LjAIB(*  
&H>dE]Hq,  
2. 仿真任务 cf3c+.o  
{ qx,X.5$  
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。 8-lY6M\R\  
FDC{8e  
3. 参数：准直输入光源 ty=?SZF
 
[|Pe'?zkf  
 0PbIWy'  
z=pV{'  
4. 参数：SLM透射函数 p&27|1pZm  
!\ukb  
-+Dvyr  
5. 由理想系统到实际系统 LX&P]{qKS  
?LFSR  
bj^m<}   
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 LP_F"?4  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 o/ 5Fg>d  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 zSXC  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 [63;8l
}  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 za/#R_%p  
Mdh"G @$n  
'Mqa2o'M  
{G&g+9c&  
iROM?/$  
应用示例详细内容 dG$0d_Pq  
.e+UgCwi  
仿真&结果 /)|y+<E]}  
Zi)8KO[/0  
1. VirtualLab中SLM的仿真 m(P)oqwM  
0G 1o3[F  
 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)。 f}!26[_9{  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 #|i{#~gxM  
 为优化计算加入一个旋转平面 ;~;St>?\R\  
hj1jY  

l[|e3<H  
DV"ri  
2. 参数：双凸球面透镜 (RS:_]  
A6L}5#7-  
(Mh\!rMg  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。  %C:XzK-x  
 由于对称形状，前后焦距一致。 z+I-3v  
 参数是对应波长532nm。 ~MOCr  
 透镜材料N-BK7。 N8vl< Mq  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ,oe{@z{*@  
C%>7mz-v5  
b4ivWb|`  
^*Fkt(ida  
}6N|+z.cU  
d`/{0:F  
3. 结果：双凸球面透镜 7:%K-LeaQu  
|L&V-f&K  
q4N$.hpb  
 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。 D ]eF3a.G  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 t |hmEHUk  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 $z]l4Hj  
;8Cqy80K  
Vba}RF[b  
OHo0W)XUU  
CcTJCuOS  
4. 参数：优化球面透镜 |O?Aj1g[c?  
]FBfh.#X@  
TbuR?#  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 '=@x2`U/  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 9E+lri
yY  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 Z}wAh|N-  
 透镜材料同样为N-BK7。 !c7Od )]  
\m!."~%  
"/"k50%  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 5EUkp6Y  
AF-.Nwp  
|
&Q=9H*e  
ijB,Q>TgO  
5. 结果：优化的球面透镜 OUPpz_y  
CmZ?uo+Y  
^l,Jbt  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 @C2<AmY9q*  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 ceCshxTU  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 $7,dKC &  
b4wJnmC8  
oSoG&4  
TxWjgW~  
6. 参数：非球面透镜 n'H\*9t  
|7-tUHMo[  
s7?kU3y=s  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 S}E@*t2h  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 V1G]LM  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 C&T3vM  
4C:YEX~  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ln.~>FO  
5a/)
|  
}!LYV  
U#}.r<  
(ni$wjq=z^  
7. 结果：非球面透镜 v\c3=DbO  
gyK"#-/_d  
Q7\Ax0  
 生成期望的高帽光束形状。 3kMiC$  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 D-.>Dw:  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ,]MX&]  
dXj.e4,m  
/d4xHt5a  
<3bh-
)  
i469<^A  
8. 总结 R&QT  'i  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Tla*V#:Ve  
jd{J3s '%  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 m8?(.BJ%  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 b} *cw2  
0[];c$r<  
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。 Du/s  
 4Zq5  
扩展阅读 -=RXhE_{  
DF~w20+  
扩展阅读 okYsj
K5  
 开始视频 z 4-wvn<*  
-     光路图介绍 5?O"
N  
 该应用示例相关文件： + y^s 6j}  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 [{ pc1U-  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 {1Qwwhov