[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) d2s OYCKe  
应用示例简述 e4FM} z[  
1. 系统细节 p$7#}s  
 光源 ;IK[Y{W/  
— 高斯激光束 jEXW  
 组件 H UoyLy  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 >!6i3E^  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 W0jZOP5_.$  
 探测器 fri0XxF  
— 视觉感知的仿真 4(l?uU$  
— 高帽，转换效率，信噪比 u9=SpgB#  
 建模/设计 l<(Y_PE:  
— 场追迹： {2`=qt2  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 9x+<Ik  
ZDL']*)'  
2. 系统说明 p (FlR?= S  
9
dh>l!2  
FZiW|G  
c.\O/N   
3. 建模&设计结果 |_u8mV  
l:]Nn%U(>  
不同真实傅里叶透镜的结果： ^% Q|s#w.  
l!E7AKk8  
AGA`fRVx  
(SVWdgb  
4. 总结 (eCFWmO  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Ut]+k+ 4  
,D6v4<jh  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 {J/I-=CmML  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 #sKWd  
Kt>X3m,  
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。 mmw^{MK!  
<b+[<@wS  
应用示例详细内容 /RLq>#:h**  
weMww,:^[  
系统参数 Wi n8LOC  
CGw--`#\  
1. 该应用实例的内容 7:=5"ScV  
URcR  
2WM\elnA  
}W)=@t  
~`Qko-a&  
2. 仿真任务 y?[snrK G  
}wSi~^*  
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。 V's:>;  
R4%P:qM  
3. 参数：准直输入光源 F="z]C;u  
P,gdnV ^  
>zY \Llv  
~$O1`IT  
4. 参数：SLM透射函数 c.H?4j7ga  
WKA'=,`v  
%>Xr5<$:&  
5. 由理想系统到实际系统 I.}1JJF*  
z}}]jR\y?  
2>S~I"o0  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ZeasYSo4P  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 X_; *`,<T  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 HW=xvA+  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 kR.wOJ7'  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 )Du-_Z  
;i#LIHJ  
go)p%}s  
fUag1d  
MBk"KF  
应用示例详细内容 YTY%#"  
!jS4!2'  
仿真&结果 [UPNd!sy  
`0BdMK
jA  
1. VirtualLab中SLM的仿真 eNySJf  
DOD6Liau{Q  
 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)。 (0*v*kYdL+  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 2]jPv0u  
 为优化计算加入一个旋转平面 UPCQs",  
i8V0Ty4~N  
1q~LA[6  
1JTbCS  
2. 参数：双凸球面透镜 !awh*Xj6  
U
FZ"C,  
bLG]Wa  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 rb_Z5T  
 由于对称形状，前后焦距一致。 KS!yT_O  
 参数是对应波长532nm。 OK
Y+M^PP  
 透镜材料N-BK7。 Mps *}9  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 O OlTrLL  
fDuwgY0  
m% bE-#  
zi!#\s^  
`
\FI7s3b  
>7-y#SkXdo  
3. 结果：双凸球面透镜 P!+v:'P5f  
|Mg }2!/L  
:k!j"@r  
 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。 |1V2tx  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 .K9l*-e[=  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 7u%a/<  
Gj6. Iv  
H/i<_LP  
DA <ynBQ  
Fe="EDh  
4. 参数：优化球面透镜 G:+16XCra  
!P|5#.eC  
i>Iee^_(  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 ]t/f<jKN^  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 |QYZRz  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 1)U}i ^  
 透镜材料同样为N-BK7。 ?iln<%G  
_^;;i4VZ  
('WY5Yps  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 RWE~&w G}  
##~!M(c  
agY5Dg7  
hPPB45^  
5. 结果：优化的球面透镜 [_%,6e+  
lwsbm D  
:ej_D}  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 t-lv|%+8
 
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 "]<}Hy  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 _<u;4RO(s  
A9n41,h  
)VY10R)$  
!QTPWA  
6. 参数：非球面透镜 jM\ %$_/  
5DSuUEvWcL  
Q [:<S/w  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 /| f[us-w  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 HXP;0B%4  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 .Cfp'u%\;  
T&4fBMBp,%  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 IozNjII$:.  
CgoXZX  
w-dI<s  
/hfUPO5  
_FFv#R*4  
7. 结果：非球面透镜 pE(sV{PD  
j]4,6`b\  
Bt6xV<jD  
 生成期望的高帽光束形状。 EOQaY  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ~*kK4]lP  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 dgY5ccP  
Fva]*5  
HqRCjD  
[k~C+FI  
XC}1_VWs  
8. 总结 >.@MR<H#5  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 (-'PD_|  
fr]Hc+7  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 q06@SD$   
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 D{3fhPNU<b  
8'%+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。 :1NYpsd.i  
[[$Mh_MD  
扩展阅读 T"B8;|  
}Oh5Nm)  
扩展阅读 E]?2!)mgce  
 开始视频 G "c/a8  
-     光路图介绍 CL )%p"[x  
 该应用示例相关文件： $WJy?_c
 
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 4NI'(#l  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 tB!|p6