[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) bGi_", 8  
应用示例简述 (rG1_lUDu  
1. 系统细节 QBw ZfX  
 光源 cGc|n3(  
— 高斯激光束 lp}WBd+  
 组件 ],YYFU}  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 :.Q
e=}9  
— 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 :|M/+XPu  
 探测器 \zI&n &T  
— 视觉感知的仿真 QP[a^5;Tt  
— 高帽，转换效率，信噪比 pG(
 knu  
 建模/设计 @Y<tH,*  
— 场追迹： z^/GTY  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 {~^)-^Wt:  
z;C=d(|nN  
2. 系统说明 ]`sIs= _
[  
6{$dFwl  
iW}l[g8sw!  
cXY'>N  
3. 建模&设计结果 MH.,s@  
i f<<lq  
不同真实傅里叶透镜的结果： {?mQqoZ?.  
Kyp0SZp[  
oe|e
+  
GeaDaYh#T  
4. 总结 i5KwYoN  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 mrC+J*  
^A[`N
YK  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ~snF20  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 M6'C3,y0  
gww^?j#  
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。 b!X
"2'  
GWInN8.5  
应用示例详细内容 U('<iw,Yy  
%p2x^air  
系统参数 pRwGv  
3EVC8ue  
1. 该应用实例的内容 (bx\4Ws  
aoDD&JE  
<i'u96  
"q^#39i?  
r^A#[-VyNP  
2. 仿真任务 ;(Xe@OtW  
.W :  
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。 9J7J/]7f  
NVJ&C]H6  
3. 参数：准直输入光源 e?| URW  
2d2@J{  
`GQiB]Z  
aGe(vQPi9  
4. 参数：SLM透射函数 !wd'::C  
],F}}pv  
-#wVtXaSc  
5. 由理想系统到实际系统 Yxd{&47  
H_?B{We  
M7DLs;sD  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 %A62xnX  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 :@ E1Pun?  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 4`6c28K0?  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 QM ZUt  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 ;}WtJ&y=M  
IE)"rTI)b  
8pPC 9ew\=  
FKox0Jmh=  
(]Ye[j^"7  
应用示例详细内容 n#>.\F  
7wQ+giu  
仿真&结果 ojx'g8yO  
V3mjbH>F  
1. VirtualLab中SLM的仿真 7-d}pgVK  
[v0ri<sm  
 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)。 I f3{E  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 qByNHo7Tb  
 为优化计算加入一个旋转平面 3qiJwo
>  
AU)1vx(\w  
*:\:5*SY  
A<SOT>m]  
2. 参数：双凸球面透镜 fey*la Xq  
E-)VPZ1D  
d&|z=%9xl  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 dP$8JI{  
 由于对称形状，前后焦距一致。 zb;(?!Bd#  
 参数是对应波长532nm。 y9C;T(oi;  
 透镜材料N-BK7。 rGnI(m.  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 nn
@^K6  
b96t0w!cs  
M3Khc#5S(  
+M'aWlPg,  
/l,+oG%\  
><NI'q*cQ  
3. 结果：双凸球面透镜 {f+N]Oo*  
oX'0o 'c  
qoC]#M$oo#  
 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。 EBoGJ_l  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 8]q  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 H2qf'  
~+O`9&  
jR{-  
D|@bGN  
$#%U\mIz  
4. 参数：优化球面透镜 FXP6zHsV  
48 W.qzC  
Y5dD|]F|  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 G2.|fp_}pG  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 +|y*
}bG  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 d<Ggw#}:m  
 透镜材料同样为N-BK7。 0A;"V'i  
AV40:y\RW  
}]AT _bh,  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 'X =p7 d|'  
{<qF}i:V  
{5^K Xj$B  
nX0HT )}  
5. 结果：优化的球面透镜 !FTNmyM~F  
*GQDfs`m  
.VT;H1#  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 +R-h ,$\=7  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 u!Xb?:3uj  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 ~C&*.ZR  
aaDP9FW9e  
'|A|vCRCG  
Hd9XfU  
6. 参数：非球面透镜 ^ eQFg>  
F{<5aLaYti  
? ^M /[@  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 :Sr?6FPc  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 5?WYsj"  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 33Jd!orXU  
bEm7QgV{X  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 X) V7bVW  
<,"4k&0Q>V  
zh\p  
M=OCzgj  
8S\RN&T$  
7. 结果：非球面透镜 ,57$N&w  
e}'gvm  
7 8Vcu'j&_  
 生成期望的高帽光束形状。 rQ/,XH  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 -$(Jk<  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 7BR8/4gcPu  
OS-sk!  
MtS
3p>4  
~ 3^='o  
T*?s@$)m4  
8. 总结 kH'p\9=  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 .N,&Uv-  
tF*szf|$-  
 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.tfgW(A@  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ,R?np9wc  
_]b3,%2  
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。 y%S1ZTScO  
hfqqQ!,l!  
扩展阅读 :_ROJ  

~. YWV  
扩展阅读 5;\gJf  
 开始视频 [U>@,
BH  
-     光路图介绍 K=dR%c(  
 该应用示例相关文件： sV/l5]b]  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 N|mJg[j@7  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 S${Zzt"