[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) ?z&n I#  
应用示例简述 n\9IRuYO  
1. 系统细节 (6c/)MH  
 光源 .XpuD,^;@  
— 高斯激光束 R1JD{  
 组件 \=({T_j4  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 t<Sa;[+  
— 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 USART}Us4  
 探测器 ~
xzr8 P  
— 视觉感知的仿真 &SIf|IX.  
— 高帽，转换效率，信噪比 0%xb):Ctw  
 建模/设计 [cDkmRV  
— 场追迹： 8XVRRk  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 NvzPZ9=@-  
5XT^K)'  
2. 系统说明 7j|CWurvq  
2KO`+
  
S/Ic=  
E$_zBD%  
3. 建模&设计结果 !,$K;L  
(Jb#'(~a  
不同真实傅里叶透镜的结果： aF/DFaiYv  
=~s+<9c]  
o(}%b8 K  
t=eI*M+>h  
4. 总结 Lapeh>1T  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 F<h+d917  
|FFz $'8)  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ZxOo&YR3  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 "+2
C
s  
;t>4VA  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 }e|cszNRd  
4'3;{k$z  
应用示例详细内容 KKQT?/ {b  
|L*=\%t8  
系统参数 tvno3"  
W*iTg%a\k  
1. 该应用实例的内容 M8:i]  
lA4-ZQ2Zp[  
ta5_k&3N  
RU#}!Kq  
nN.Gn+Cl  
2. 仿真任务 m|B)A"Sm  
J e|  
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。 RFsUb:%V7-  
C ]B P}MY<  
3. 参数：准直输入光源 %yc-D]P/  
7L:Eg  
QiA}0q3]0  
5'DY)s-K  
4. 参数：SLM透射函数 Uufig)6  
2\&3x}@  
D9;pjY  
5. 由理想系统到实际系统 PI$i_3N  
QSzht$8  
h$sOJs~6h  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 2oc18#iG(  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 )sQ/$gJ  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 Nk7=[y#z  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。  mVS^HQ:  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 I%:?f{\  
->OVNmCB`+  
R<I#. KD  
O..{wdZy  
&'zc2  
应用示例详细内容 rS!@AgPLE  
,K@[+ R!  
仿真&结果 y4@gw.pt  
}M(xN6E  
1. VirtualLab中SLM的仿真 Is6}VLbB  
y5*z
yd  
 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)。 n(V{ [  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 `#<UsU,~Lu  
 为优化计算加入一个旋转平面 /Q)I5sL@E  
"uL~D5!f  
%MGt3)  
B R  
2. 参数：双凸球面透镜 UpD4'!<buV  
S8kzAT  
<-' !I&  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 {A< 961  
 由于对称形状，前后焦距一致。 a_0I)' ?  
 参数是对应波长532nm。 7vRp<  
 透镜材料N-BK7。 w\D !e  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 7f k)a  
RhB)AUAj  
qAd=i0{N  
9MO=f^f-  
S"?fa)~  
U8NX%*oW  
3. 结果：双凸球面透镜 3O-vO=D  
_OjZ>j<B.  
DOGGQ$0  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 xDl; tFI  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 dR_6j}  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 32HF&P+0%  
!&b| [b  
LjGZp"&{  
|By[ev"Kh%  
ZI1]B944ni  
4. 参数：优化球面透镜 7T6Zlp  
cNwHY Z'  
xk/-TXB 0  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 uxDM #  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 EFx>Hu/[G  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 Q
nP3U  
 透镜材料同样为N-BK7。 4'`P+p"A  
9M($_2,44  
o9sPyY$aQ  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 {
K"hlu[  
=+mb@#="m  
j%y{d(Q4  
ZB)R4  
5. 结果：优化的球面透镜 K,! V _  
U/kQwrM  
u;t~ z  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 JN9>nC!Zy_  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 &wY$G! P  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 =9 )k:S(  
R)*DkL!  
V7nOT*N:Q  
*-Yw%uR  
6. 参数：非球面透镜 bFajK;  
RzL(Gnb  
LFW`ISY{  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 Ic_NQ<8  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 NNbdP;=:u  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 *-5N0K<kQ  
7M7Ir\d0lp  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ^Z;zA@[wt  
M+VWAh#uD  
7p2xst  
UQ0<sI=  
EZ|v,1`e  
7. 结果：非球面透镜 MomHSvQ\  
LOi}\O8  
.S-)  
 生成期望的高帽光束形状。 Kd^.>T-
 
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 J=$\-  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 YcDKRyrt  
G'G8`1Nj  
U7D!w$4  
0&]
1
s  
Ws`ndR  
8. 总结 =iKl<CqI$E  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 r*l3Hrho~K  
^O+(eA7E  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 P* `*^r3  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 :[
_msd  
v '+]T=  
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。 *QiQ,~Ep  
< z2wt  
扩展阅读 1s.2z[B~  
9)'f)60^  
扩展阅读 ;50&s .gZ  
 开始视频 Yjjh}R#  
-     光路图介绍 jO&*E'pk  
 该应用示例相关文件： \/Mx|7<  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 iI IXv  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 ^r&)@R$V