[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) QIn/,Yd  
应用示例简述 Ti;Ijcq8  
1. 系统细节 b~C$R[S  
 光源 }5O>EXE0R  
— 高斯激光束 wj|x:YZ*  
 组件 Uo_tUp_Q  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 RQvVR  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 - ?!:{UXl  
 探测器 >Dg#9  
— 视觉感知的仿真 SnTDLa  
— 高帽，转换效率，信噪比 .2\0~x""  
 建模/设计 UU}7U]9u  
— 场追迹： '!Kf#@';u  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 [$(R#tZ+  
td-3h,\\  
2. 系统说明 3Gr&p6  
h?yG<>wI  
pY^9l3y^  
i(wgB\9i4  
3. 建模&设计结果 y9;#1:ic  
Y"eEkT\  
不同真实傅里叶透镜的结果： dj[apuiF  
VLg EX4  
%xyX8c{sP  
6j8<Q 2  
4. 总结 ;ggy5?>Qu  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 v
V`|!5x  
bYh9sO/l  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 xQlT%X;'  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 |AH@ EI>  
SLk2X;c]o  
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。 Oz:ZQ M  
JK~ m(oQ  
应用示例详细内容 ; a/cty0Ch  
X`\:_|  
系统参数 kJ: 2;t=  
.1*DR]^
`  
1. 该应用实例的内容 m<3v)R[>  
GZ0aOpUWVq  
7-9;PkGG.A  
!Zwf 397  
CYB=Uq,  
2. 仿真任务 `:
-J+<`  
H]qq ~bO[  
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。 %f[Ep 3D  
}w!ps{*  
3. 参数：准直输入光源 T2Z[AvNXFk  
n'64;J5  
A1,4kqmE  
`.k5v7!o  
4. 参数：SLM透射函数 )hL^+Nn bR  
qZG-Lh  
2%]hYr;  
5. 由理想系统到实际系统 9Nl*4  
NR
/-m7#-  
^)cM&Bxt%  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 U \Dca&=  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 T~Yg5J  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 ~440#kj<  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 JY4_v>Aob  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 uaQ&&5%%J  
NFoZ4R1gy  
~{ .,8jE  
-"Gl 4)  
*t=i  
应用示例详细内容 -v*x
V;[  
hrlCKL&  
仿真&结果 R;=6VH  
8D~Dd
!~P  
1. VirtualLab中SLM的仿真 >7FSH"8[,  
!yCl(XT  
 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)。 C
SL4P)  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 t61'LCEis  
 为优化计算加入一个旋转平面 s4IKSX  

$T)d!$  
~iT{8  
3Bd4 C]E  
2. 参数：双凸球面透镜 fle0c^=  
'j /q76uXV  
7jZrU|:yu(  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 j];1"50?  
 由于对称形状，前后焦距一致。 )K.R\]XR  
 参数是对应波长532nm。 uf0^E3H  
 透镜材料N-BK7。 `
]yK
M0 Z  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 M7H~;S\3IM  
kOM-  
\R;K>c7=  
wG6FS  
Hrv),Ce  
;G$)MS'nB  
3. 结果：双凸球面透镜 @S}|Ccfc_  
&.*T\3UO  
bfc.rZ  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 (jneEo=vr  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 G\IocZ3Gz  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 p d%
LL?O  
0JOju$Bl,  
A@{ !:_55  
@>9A$w$H|a  
Q~CpP9%  
4. 参数：优化球面透镜 .hnF]_QQ  
Kk56/(_S  
6NKF'zh  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 {
N@Y<=+:  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 K/
A ? ]y  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 Uc>LFX& -B  
 透镜材料同样为N-BK7。 :EaiM J_=  
m4\g o  
R=DPeUy;  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 O^Dc&w  
=z']s4
  
s2%0#6c'c  
zVn*!c  
5. 结果：优化的球面透镜 jS}'cm-  
zZw@c?  
/TG| B Eb  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 _fe0,  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 f>b!-|  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 dnLo(<{<U  
(#lm#?<)  
012:BZR  
aq$62>[  
6. 参数：非球面透镜 2@OBeR  
orK+B4  
ge@reGfsB1  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 1_XO3P\  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 {!>E9Px  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 -!JlM@  
sd]0Hx[  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 4E,hcu  
~m3V]v(q7  
`=PB2'  
?cA8P.?^A  
o7hH9iY  
7. 结果：非球面透镜 gA|!$EAM  
"o~N42DLB%  
,5`."-0}  
 生成期望的高帽光束形状。 H{&a)!Ms  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ;N9n'Sq4  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ye56-T  
F?!};~$=Z  
nDwq!LEx%5  
o$^O<zL  
:K!GR  
8. 总结 CAA tco5  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 c g3Cl[s  
,7WK<0  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 pXGK:ceFu  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 -O>^eMWywo  
s,{RP0|  
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。 z|taa;iM  
{yul.m  
扩展阅读 I%.jc2kK  
I 0x`H)DA  
扩展阅读 dVjcK/T<  
 开始视频 |8&\
N  
-     光路图介绍 g!~-^_F  
 该应用示例相关文件： 58a)&s[+  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 .`i'gPLkn2  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 5e~ j