[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) xvdY 8%S  
应用示例简述 !8o\.uyi  
1. 系统细节 VJ*\pM@no  
 光源 ZzT&$J7]`{  
— 高斯激光束 &/iFnYVhy  
 组件 22|"K**3J|  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ? -CV %l  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 loBtd%wY  
 探测器 .x>HA^4  
— 视觉感知的仿真 9N^+IZ@l  
— 高帽，转换效率，信噪比 ex!XB$X  
 建模/设计 ?3Pazc]+|  
— 场追迹： fy`+Efuj  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 UDMyyVd  
SYeE) mI  
2. 系统说明 ZJ9x6|q  
%6Rn4J^^  
?d~]Wd!z  
4QO/ff[ o  
3. 建模&设计结果 16?C@`S>  
5y040 N-  
不同真实傅里叶透镜的结果： #cO+<1  
/z
#F,NB  
E0<)oQ0Xa>  
N2[jO+6  
4. 总结 8<{;=m8cQ  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 'g~@"9'oe  
d+Ds9(gV  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 +2Z#
M  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 K?[)E3  
6{8/P'@/Zz  
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。 "
9ue76
 
,z G(u 1  
应用示例详细内容 OT;
cfkf7  
JN|VPvjE  
系统参数 HitAc8  
XGhw
rI^  
1. 该应用实例的内容 KJdzv!l=  
=LK}9ViH  
Z(`r-}f I  
FQ!Oxlq,Q  
k2.G%]j  
2. 仿真任务 r@yD8D \  
+9C;<
f  
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。 jq[x DwPG  
AEqq1A
 
3. 参数：准直输入光源 Fg4@On[,i  
~~q}cywBk  
as#J qE  
p-Pz=Cx-  
4. 参数：SLM透射函数 >C# kqxfg  
O|7yP30?M  
,T{oy:rB  
5. 由理想系统到实际系统 Ye@t_,)x  
S>#R_H<(  
}[
v~&  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 `iQqh
x  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 x5F@ad9  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 m8AAp1=  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 'HB~Dbq`V  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 Xm@aYNV  
t7^D-l  
w+=Q6]FxJ  
$ S~%KsC  
pBU]=[M0  
应用示例详细内容 kFwxK"n@C  
"@)lH  
仿真&结果 P^zy;Qs7  
{:)vwUe{  
1. VirtualLab中SLM的仿真 Mpm#GdT  
8K^f:)Qw  
 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)。 !FP"M+  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 u>o<tw%Y  
 为优化计算加入一个旋转平面 a.,i.2  
1Is%]6  
[pR)@$"k'  
M=[th  
2. 参数：双凸球面透镜 b{pg!/N4  
[g
ZDQcU  
h.^o)T  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 h>W@U9  
 由于对称形状，前后焦距一致。 +*D4(  
 参数是对应波长532nm。 (I
~\,[  
 透镜材料N-BK7。 jsZY{s=  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ` FxtLG,F  
~p.%.b;~t  
0'@u!m?  
1ktHN: ta  
qiU5{}  
Mz\yP
T;Y  
3. 结果：双凸球面透镜 Q!]IG;3Sx|  
1i+FL''  
WW6yFriuW  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 [>p6   
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 Pgev)rh[  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 }4vjKSV  
?l9=$'  
@/(@/*+"  
O9*p0%ug  
i@6wO?Tv  
4. 参数：优化球面透镜 9A+M|;O  
=qX*
]  
p
%8v`  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 !qa
Dn.9  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 _.=`>%,  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 5[<F_"x  
 透镜材料同样为N-BK7。 LU(%K{9  
O#G| ~'.,  
4 l1 i>_R  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 {_7Hz,2U  
A8!Ed$@  
9FNwpL'C  
.+vd6Uc5a  
5. 结果：优化的球面透镜 VF=Z`  
6F-JK1i  
$+TYvA'N  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 y;:]F|%<  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 C$K+=jT  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 SUc6/'Rdr  
n$ dw<y  
doH2R@  
Aqu]9M~  
6. 参数：非球面透镜 h>|u:]I>  
L;Vq j]_  
yZ~b+=UM  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 1I \tu  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 j8c6[ih  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 YLmjEs%  
6g|#ho1Bbs  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 `VXZ khm  
Of#K:`1@  
Jh^8xI,`C  
_4!{IdR  
VWD.J  
7. 结果：非球面透镜 6WO7+M;z  
FF3&Y^+^"  
JaFUcpZk$  
 生成期望的高帽光束形状。 ZYDWv/u  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 5A,=vE  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 9N1#V K  
/W0E(8:C)  
.<dOED{v  
v~a
LTI  

&M=3{[  
8. 总结 itHM7d  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Q ]0r:i= .  
shNE~TA  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 IhwN],-V  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 W\NG>t  
NhCAv+  
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。 +0dT^Jkqg  
(:l(_-O  
扩展阅读 *.3y2m,bZ  
wsI5F&R,  
扩展阅读 S?2YJl8B  
 开始视频 .8x@IWJD
 
-     光路图介绍 ]K*GSU  
 该应用示例相关文件： sNf +lga0  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 EU9[F b]  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 TwUsVM(~