[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) )^f9[5ee  
应用示例简述 } ndvV~*1  
1. 系统细节 YD46Z~$  
 光源 gSr}p$N  
— 高斯激光束 E`uaE=Mdq  
 组件 _SIs19"lR  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 bI]UO)  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 Mj B<\g>  
 探测器 i\Pr3 7 "  
— 视觉感知的仿真 2Cd --W+=  
— 高帽，转换效率，信噪比 >}DjHLTW\  
 建模/设计 zz 'dg-F  
— 场追迹： AIl$qPKj&  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 hG~]~ )  
O<dZA=Oez  
2. 系统说明 ))IgB).3M  
=F
%wlzF:  
g)9JO6]  
X}j'L&{F@  
3. 建模&设计结果 }.M
oDR3\  
adO!Gs9f?  
不同真实傅里叶透镜的结果： 9IvcKzS2  
=EcIXDzC>  
1(?CNW[  
W?^8/1U  
4. 总结 ]~\SR0  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 pcuMGo-#  
%<w
Q  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ^%oG8z,L  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 p&OJa$N$[  
)_9e@~,  
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。 :!I)r$  
xMSNrOc  
应用示例详细内容 1akD]Z
 
*>GIk`!wM  
系统参数 jTd4H)  
TOco({/_/  
1. 该应用实例的内容 E+m]aYu"  
&ppE|[{  
`rz`3:ZH  
{ OxAY_  
R(2HYZ  
2. 仿真任务 e7XsyL'
|p  
A]Q1&qM%  
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。 9{O2B5u1  
8K@"B  
3. 参数：准直输入光源 ~mXZfG/D  
Sv7>IVC?@  
(>rS _#^  
@ate49W  
4. 参数：SLM透射函数 Jt-XmGULB  
+}c|O+6g  
:]B% >*;}  
5. 由理想系统到实际系统 Y7*(_P3/  
$[
M}K  
NJ|NJp&0  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 C.yY8?|  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 )Lc<;=w'9  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 W{fULl  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 9N~8s6Ob  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 F!OOrW]p0  
Y )u_nn'[  
)(h&Q? Ar  
z:Xj_ `p  
r#_7]_
3  
应用示例详细内容 pu/m8  
`e'G.@  
仿真&结果 .sd B3x
 
qDby!^ryc  
1. VirtualLab中SLM的仿真 CS~=Z>6EjA  
)u39}dpeu  
 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)。 /]ku$.mr\  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 y#]}5gJ  
 为优化计算加入一个旋转平面 V/aQ*V{  
R&6n?g6@/V  
<A#5v\{.;~  
O24Jj\"  
2. 参数：双凸球面透镜 -M"IVyy@  
E4Y"X  
qTyg~]e9(  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 N=>- Q)  
 由于对称形状，前后焦距一致。 eQ$N:]  
 参数是对应波长532nm。 x S  
 透镜材料N-BK7。 >$2E1HW.  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 CdX`PQ  
:&Qb>PH[  
&g*klt'B  
^g9}f  
fph-v-cl  

.W!tveX8-  
3. 结果：双凸球面透镜 *Y8XP8u/  
 %)pP[[h  
riID,aut  
 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。 0;}Aj8Fle  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 QZ?d2PC=>?  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 |kId8WtA  
3"5.eZSOW  
W&<g} N+  
h]qT1(I  
3f_i1|>)'  
4. 参数：优化球面透镜 ]}'^`  
,,S9$@R  
}.'Z=yy  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 Zotz?jVVr  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ?p(kh^z  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 d&hD[v  
 透镜材料同样为N-BK7。 0[.3Es:_  
?RDO] I>  
]22C)<  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Hfke  
a~WqUL  
qB+n6y%  
pqJ)G;%9  
5. 结果：优化的球面透镜 Z #EvRC  
P2Onkl  
RYt6=R+f  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 sD2 ^_w6j  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 zyDZ$Dhka  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 ~]4kkm7Y  
N*f^Z#B]  
TaOOq}8c#  
WJAYM2 6\  
6. 参数：非球面透镜 9/G!0uE  
^+M><jE9  
+I&J7ICV0  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 L%f;J/  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 b7!UZu]IEv  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 sW?B7o?  
[g+y_@9s  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ~Yl<S(/4  
z`OkHX*+2|  
lcCJ?!lsSW  
^T{8uJ'kn  
b{BaQ>.(`  
7. 结果：非球面透镜 u%xDsTDP  
gGmxx,i  
iOll WkF  
 生成期望的高帽光束形状。 %]#VdS|N
  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 p'80d:  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 b
_vVB`>  
*qG$19b  
O4E(R?wd  
awFhz 6   
ywEDy|Wn$~  
8. 总结 R4SxFp  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Z:|9N/>T  
{V0>iN:~S  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 0V3gKd7  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 AFm,CINa  
\6:>
{0\  
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。 gfm;xT/y  
V!xwb:J  
扩展阅读 wLUF v(&C  
\B&6TeR  
扩展阅读 <BPRV> 0X  
 开始视频 (f~gEKcB2u  
-     光路图介绍  ,gmH2.  
 该应用示例相关文件： sMm/4AY]  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 (
zC   
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 }
/p/pVz