[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) ?,Xw[pR  
应用示例简述 Ty\R=y}}  
1. 系统细节 Y Uc+0  
 光源 ,pfG  
— 高斯激光束 V-P#1Kkh  
 组件 q_
8+HEvo  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 uc{Ihw  
— 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 7"D",1h  
 探测器 ^e5=hH-%  
— 视觉感知的仿真 I|!OY`ko  
— 高帽，转换效率，信噪比 /N+dQe  
 建模/设计 ,KZ~?3$yj  
— 场追迹： \7eUw,~Q>  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 "cGk)s  
7WqH&vU|  
2. 系统说明 Es`Px_k  
F<1fX7c  
`hm-.@f,9  
z9Mfd#5?>P  
3. 建模&设计结果 l30EKoul)  
\K{ z  
不同真实傅里叶透镜的结果： 0auYG><=  
=BeygT^  
zk+9'r`-D  
(m}'4et~L  
4. 总结 t3ZOco@~P  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 2.y-48Nz  
{WS;dX4  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ^CH=O|8j  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 4@gG<QJW  
3
`?7<YJ  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 :Ov6_x]*  
M0"_^?  
应用示例详细内容 zI uJ-8T"  
ttQGo
Ukj  
系统参数 RBd7YWo\|j  
n&/ `  
1. 该应用实例的内容 )q4[zv9  
>Tx?%nQ  
XT*sGM  
Tidn-2L73O  
pki%vRY  
2. 仿真任务 T>Z<]s  
re<{ >  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 2,F.$X  
 F(n$  
3. 参数：准直输入光源 P+sW[:  

kTB0b*V  
B6 ;|f'e!  
n@i HFBb  
4. 参数：SLM透射函数 uW{l(}0N  
B$K=\6o  
Or+U@vAnk  
5. 由理想系统到实际系统 bJ%h53  
w9imKVry  
+\A,&;!SR  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 :Yl-w-oe  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 V!=,0zy~Z  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 3"i-o$P  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 N+xP26D8  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 J@'wf8Ub  
t{kG<J/l  
 (ZizuHC  
'H!Uh]!  
EVSX.'&f  
应用示例详细内容 T^KKy0ZGM  
p6@)-2^  
仿真&结果 dn3y\  
7}>EJ  
1. VirtualLab中SLM的仿真 %$L{R  
~ 7s!VR  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 4VSU8tK|N]  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 \b x$i*  
 为优化计算加入一个旋转平面 niyV8
v  
u#.2w)!D  
oc`H}Wvn  
Otuf]B^s  
2. 参数：双凸球面透镜 (A#^l=su  
oPM96 (  
CdQ!GS<'y  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 KRzAy)8  
 由于对称形状，前后焦距一致。 i.m^/0!  
 参数是对应波长532nm。 Z9|P'R(l  
 透镜材料N-BK7。 ?tbrbkx  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 QW
YJ*  
R/YqyT\SM  
.q>iXE_c  
}7Q%6&IR  
'=pU^
Oz<}  
L0o\J` :  
3. 结果：双凸球面透镜 L8B!u9%  
0(HU}I  
y6a3tG  
 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。 Zy/_ E@C}u  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 7[)E>XRE  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 q
E"OB  
<5051UEu  
!Uo4,g6r+  
oEv'dQ9  
|6-nbj  
4. 参数：优化球面透镜 
&D<yX~  
QXK{bxwC  
GbI/4<)l}  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 gbA_DZ  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 %N._w!N<5n  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 $&c*'3  
 透镜材料同样为N-BK7。 ^2rN>k,?  
J&_n9$  
RRJ%:5&  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 e
0 ecD3  
'&b+R`g'  
!N^@4*  
h?U O&(  
5. 结果：优化的球面透镜 d=/F}yP~?s  
+}AI@+  
dZuOrTplA  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 z1a7*)8P  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 $??I/6  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 n$R)>nY  
A#,ZUOPGH  
c+ie8Q!  
2\$
oV  
6. 参数：非球面透镜 %BODkc Zh  
ca9X19NG  
sLk-x\P]|  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 -{vD:Il=6  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 Y]a@j!  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 (9)Q ' 'S  
4+tEFxvX&  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003  Z\sDUJ  
l]SX@zTb  
*4 n)  
|s_GlJV.  
9gIrt 6  
7. 结果：非球面透镜 /bmN\I  
:4|4=mkr  
*qq+jsA6wH  
 生成期望的高帽光束形状。 LP=)~K
<  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 W,u:gzmhw  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 6eCCmIdaM  
zuCSj~  
nk:)j:fr  
O6Y0XL  
V]^$S"Tv  
8. 总结 `vV7c`K?  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 h+,@G,|D  
/L3:  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 r
N>R|].  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 \2z>?i)  
[F7hu7zY8  
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。 Ys7]B9/1O  
?7A>+EY  
扩展阅读 d(K+);!  
,x
$,l  
扩展阅读 a'T;x`b8U,  
 开始视频 dN6?c'iN?2  
-     光路图介绍 fqd^9wl>P6  
 该应用示例相关文件： <3 uNl  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ~ri5zb20  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 .\mj4*?/