[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) ~&<t++ g  
应用示例简述 <T?-A}0uO  
1. 系统细节 `kJ)E;v;3  
 光源 =}%#j0a4  
— 高斯激光束 6lCpf1>6@  
 组件 q01 L{~>bz  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 
_}Qtx/Cg  
— 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 {ZrlbDQX  
 探测器 Yb^e7Eug  
— 视觉感知的仿真 +WAkBE/  
— 高帽，转换效率，信噪比 mW4Cc1*  
 建模/设计 i%!<6K6UT  
— 场追迹： zt: !hM/Vt  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 1Xo0(*O  
'5Yzo^R;  
2. 系统说明 G"` }"T0}  

u.|%@  
NuPlrCy;  
/6Q]f  
3. 建模&设计结果 nKzm.D gt_  
41Z@_J|&  
不同真实傅里叶透镜的结果： Cyd/HTNh<  
bJetqF6n  
l99Lxgx=  
Gn=b_!  
4. 总结 |,p"<a!+{w  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 `@ YV  
{daX?N|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。 gkO^J{_@q  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 cFw-JM<  
m_*wqNFA6  
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。 `X5!s  
_$
96y]Bpi  
应用示例详细内容 tu<<pR>  
3!b $R?kZ  
系统参数 U!o7Nw@z  
F$)l8}  
1. 该应用实例的内容 ~w3u(X$m"  
beBG40  
E+i*u   
o *J*}y  
l<w7 \a6  
2. 仿真任务 _i {Y0d+  
-$W1wb9z  
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。 Tk?uJIS :  
&'$Bk5D@G  
3. 参数：准直输入光源 /Ne#{*z)hO  
>2znn&gZ  
R|8vdZ%@  
84QOW|1  
4. 参数：SLM透射函数 {ogBoDS  
qg& /!\  
%jzTQ+.%]^  
5. 由理想系统到实际系统 wx*?@f>u^  
`s)4F~aVo  
3/`BK{  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ,fp+nu8,  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 5P\>$N1p  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 ]0."{^ksL  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 HpEd$+Mz  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 6ieul@?*u*  
6?F88;L  
6p4BsWPx  
YSeH;<'  
7A\`  
应用示例详细内容 = g{I`u  
bI &<L O  
仿真&结果 bFX{|&tHU  
qR'FbI  
1. VirtualLab中SLM的仿真 !^%3  
d <}'eBT'  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 @}Hu)HO  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 #gQn3.PX+y  
 为优化计算加入一个旋转平面 'h
jEd.  
oIE 1j?  
gS'{JZu2  
fB3Jp~$  
2. 参数：双凸球面透镜 Ma|4nLC}  
`[sFh%:  
]?4;Lw  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 `f>
!/Zm%9  
 由于对称形状，前后焦距一致。 %XGm\p  
 参数是对应波长532nm。 "tCTkog3]  
 透镜材料N-BK7。 gsyOf*Q$  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 syR"p,3EC  
U*[E+Uq}:N  
J,?#O#j  
F-/
z@tM  
`3F#k[IR  
3%+~"4&  
3. 结果：双凸球面透镜 #-;c!<2  
Y6v{eWtSn  
vN{@c(=g  
 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。 r!Aj5  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 cX-M9Cz  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 qi4P(s-i
 
5*%Gh&)  
r"d
IB@  
ZIx-mC5  
gyvrQ, u  
4. 参数：优化球面透镜 |'?vlUCd  
(!nkv^]  
cj[b^Wv:  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 .H)H9cmf  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 3IMvtg  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 >_?i)%+)  
 透镜材料同样为N-BK7。 i5}Zk r  
>38>R0k35  
U>PZ3  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 V9oBSP'kt  
sC-o'13  
N1~bp?$1  
~qgh
w@Q~  
5. 结果：优化的球面透镜 8TP$?8l  
Yj
&Sb  
XZ%,h  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 [Fr](&Tx  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 |owr?tC  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 Ooz,?wU6  
E'LI0fr  
aS [[ AL  
b&rBWp0#  
6. 参数：非球面透镜 B#V""[Y9  
#kC~qux^  
cLZ D\1Mt  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 |o5eG><  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 =d{6=2Pt  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 z&%i
"IY  
T)mQ+&|  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 xWG@<}H  
,R{&x7  
&O'W+4FAc  
A%8 Q}s$<s  
*O_fw 0jV  
7. 结果：非球面透镜 z0}j7n
s]  
='m$O  
SxRJ{m~  
 生成期望的高帽光束形状。 &BPYlfB1  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 << 6GE  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 (e7!p=D  
oYu xkG  
FSEf0@O:  
*wTX  
l?m"o-Gp3  
8. 总结 W2
2S/s  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 <j'K7We/tP  
eQ>Ur2H8n  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ,XT,t[w  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 JQM_9
6\  
%ztZ#h~g  
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。 e/D{^*~S  
B[uyr)$  
扩展阅读 >#
G%2Vp  
QEJu.o  
扩展阅读 i-CJ{l  
 开始视频 [7@blU  
-     光路图介绍 (ks>F=vk*  
 该应用示例相关文件： 1mmL`M1  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 MJ:c";KCq0  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 e)e(f"t6Q