[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) 'R79,)|;[  
应用示例简述 GDL/5m#  
1. 系统细节 I[Lg0H8  
 光源 7;fC%Fq  
— 高斯激光束 _TOWqV^  
 组件 78uImC*o  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 OL
>>/T  
— 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 oQ<[`.s  
 探测器 D4!;*2t  
— 视觉感知的仿真 0%rDDB  
— 高帽，转换效率，信噪比 }}=n]_f  
 建模/设计 @%Ld\8vdfJ  
— 场追迹： THp_ dTD  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 {r&mNbz  
#ODP+>-IjB  
2. 系统说明 O8@65URKx  
5-|!mSd  
p|-MwCeH  
DWt|lO  
3. 建模&设计结果 x|0C0a\"A  
gT+g@\u[
  
不同真实傅里叶透镜的结果： /:4J  
@ep.wW  
@*YF!LdU{M  
<T}U 3lL^  
4. 总结 2X@9o4_4q  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ?'MkaG0g  
x.+T65X~4  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 T7,]^ 1  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 (u@:PiU/eP  
Ek)drt7cy  
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。 +#FqC/`l  
6dIPgie3w  
应用示例详细内容 bej(Ds0  
Te+(7 Z  
系统参数 P51M?3&=l  
<a6pjx>y  
1. 该应用实例的内容 Fc1!i8vv  
j&d5tgLB  
Fc5.?X-  
JQ1MuE'  
MbRTOH  
2. 仿真任务 ^jMrM.GY  
R.^]{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。 9&Jf4lC94  
"JB4Uaa  
3. 参数：准直输入光源 WywS1viD  
l)%PvLbL  
<L-F3Buu  
hC\ l \y  
4. 参数：SLM透射函数 +8Lbz^#  
NU=ru/  
A(FnU:  
5. 由理想系统到实际系统 T8o](:B~  
xe!bfzU  
d?fS#Ryb  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 :0J`4  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 '=_(fa,  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 ojd0um6I{  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 &i5@4,p y9  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 f{P1.?a  
X4V>qHV72  
Y9)j1~  
io4<HN  
k1wIb']m]z  
应用示例详细内容 l_h:S`z.  
Z`S#> o  
仿真&结果 /hl'T'RG  
RA0;f'"`  
1. VirtualLab中SLM的仿真 28!C#.(h  
?M4o>T%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)。 *[[Gu^t^!  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 b@Oq}^a&o  
 为优化计算加入一个旋转平面 m;@q('O  
9;@p2t*v  
E 2nz  
6 VEB2F  
2. 参数：双凸球面透镜 /v 8"i^;}  
*Al@|5  
-<#) ]um  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 =~1EpZ  
 由于对称形状，前后焦距一致。 jK w 96  
 参数是对应波长532nm。 ,2FK$:M\  
 透镜材料N-BK7。 o"VKAP  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 nR_Zrm  
_Sr}3  
6 s=VU\  
luoQ#1F?sl  
'PF>#
X''  
&6sF wK  
3. 结果：双凸球面透镜 Sm'Tz&!  
0S{23L4C  
=5|7S&{  
 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。 ^DYS~I%s  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 sYKx3[V/  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 V^_
A{\GK  

X*2W4udF  
(nqry[g&  
!T0I; j&  
%Ig$:I(o  
4. 参数：优化球面透镜 rFXdxRP;M  
SQN?[v  
"Rj PTRe:  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 ~q`!928Gu  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 D3o,2E(o  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 dNe!X0[  
 透镜材料同样为N-BK7。 ~c)&9'  
TQ"XjbhU;X  
Q"&Mr+  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 h:4(Gm;  
\|HtE(uCM1  
m+c-"arIpA  
"^]gIQc  
5. 结果：优化的球面透镜 xi (@\A  
<i~xJi%1#  
NUsx
MhP  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 D3Q+K  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 zD{]3pg  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 KIF9[/P  
0Ui.nz j  

7#LIGr  
!*#9b  
6. 参数：非球面透镜 *Soi  

#NM)  
Cut~k"lv  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 Fd9[Pe@?`  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 Nv5^2^Sc=  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 D \ rns+  
`D+zX
 
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 I*rUe#$  
!#0)`4O  
:;%Jm  
^Om}9rXw1  
yT^2;/Z  
7. 结果：非球面透镜 YSnh2 Bq  
LHY7_"u#  
'?rR>$s  
 生成期望的高帽光束形状。 $LXa]  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 Nc+0_|,  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 "c%wq0  
/zIG5RK>  
,3:f4e\<  
+5y^c|L0  
gPMR,TU  
8. 总结 4%0s p  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 kQ+y9@=/g  
?N{\qF1Mz  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 f`qy~M&  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 alJ0gc
2?  
*BKD5EwS  
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。 I0 t#{i  
/d&m#%9Up]  
扩展阅读 MHwfJ{"zo  
t24`*'  
扩展阅读 dS1HA>c)O  
 开始视频 7C|AiSH  
-     光路图介绍 0AM_D >fH  
 该应用示例相关文件： e'mF1al  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 P>_O :xD  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 Yn?beu'