[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) 5hEA/G  
应用示例简述 /Cwwz  
1. 系统细节 LR.]&(kyd  
 光源 z{BgAI,  
— 高斯激光束 aW_Y  
 组件 fif'ptK  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 
7?g(
{]  
— 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 ]srL>29_b  
 探测器 `yl|
NL  
— 视觉感知的仿真 H;a) `R3  
— 高帽，转换效率，信噪比 g'km*EV  
 建模/设计 !b0A%1W;  
— 场追迹： -h|[8UG^b  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 g@O?0,+1  
#(}{*dR  
2. 系统说明 |2TH[J_a  
"}0QxogYE  
c'?EI EP  
$bpu  
3. 建模&设计结果 PU\xFt  
zO9WqP_`iR  
不同真实傅里叶透镜的结果： TG?>;It&  
$pP
c}M[h  
iX2exJto  
e GAto  
4. 总结 ?Nt m5(R  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 DV?c%z`YO  
lM
#/F\  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ;O>zA]Z8r  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 YJwI@E(l$  
It'kO jx]  
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。 :`BG/  
E2o8'.~Yd`  
应用示例详细内容 G a$2o6  
b:O_PS5h  
系统参数 0"\js:-$  
&-IkM%_A9  
1. 该应用实例的内容 /i!/)]*-  
T{3-H(-gA  
I+Qt5Ox  
jv29,46K  
BUI#y `J  
2. 仿真任务 _Nz?fJ:$@  
`]6W*^'PD  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 j~in%|^  
#8vl2qWbi  
3. 参数：准直输入光源 ~}D"8[ABj  
MnY}U",   
Sng3B  
BG-nf1K(  
4. 参数：SLM透射函数 A$zC$9{0I  
PEtr8J$uB  
Ba%b]vp  
5. 由理想系统到实际系统 N4yQ,tG>aa  
>6(e6/C-9  
{oo(HD;5  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 2mthUq9b*  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 bC&xN@4  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 Y$hLsM\%  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 \S?;5LacZ  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 VRv.H8^{  
XPi5E"  
Es:oXA  
RL"hAUs_1  
Oh1a'&  
应用示例详细内容 8
\`otJY  
.X4UDZQg  
仿真&结果 nhq,Y0YH  
g3'yqIjQL  
1. VirtualLab中SLM的仿真 Ve\!:,(Y_  
rY=dNK]d  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 R|7_iMIZ  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 /
T<,vR  
 为优化计算加入一个旋转平面 (Vy`u)gG  
KJ6:ZTbW  
Wl>$<D4mO[  
KSl@V>!_  
2. 参数：双凸球面透镜 8&y3oxA,  
=/^{P
n  
u6p nO  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 6Y=MW{=F  
 由于对称形状，前后焦距一致。 6:Zd,N=  
 参数是对应波长532nm。 o
IY@xuj  
 透镜材料N-BK7。 x4S0C[k  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 0o&c8?@j  
eRwm>l"fVV  
q+Qrc]>-f  
zlN<yZB^  
7{DSLKt
N  
\_zp4Xb2  
3. 结果：双凸球面透镜 gPM<LO`;i  
75#&hi/~  
-D30(g{O  
 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。 K.2l)aRd  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 :k.C|V!W  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 D|R,$v:  
g6T /k7a  
q6 Rr?  
ni
P/i  
-_|U"C$  
4. 参数：优化球面透镜 cv/  
`}9jvR5  
!9JK95;  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 ~$3X>?Q  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 4{oS(Vl!  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 %o9;jX  
 透镜材料同样为N-BK7。 \a6knd  
i=G.{.  
!@[@xdV  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 4
TW>BA  
g` QbJ61a  
U[ $A=e?\Y  
#RwqEZ  
5. 结果：优化的球面透镜 Z#lZn!EbK  
`d[ja,  
3bp'UEF^k  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 h5?yrti  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 ,
TAzJ  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 L:g!f  
tzeS D C  
9"YOj_z  

BiUOjQC#  
6. 参数：非球面透镜 &_EjP hZ  
MQv2C@K9F  
M)oy3y^&  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 _bO4s#yI  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 =A,6KY=E  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。
KF"&9nB  
V@
xlm h,  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 \666{.a  
|\OG9{q  
BQol>VRu  
S"Dw8_y7}  
? D?XaRb  
7. 结果：非球面透镜 "@JSF  
hYS*J908  
:Z@!*F  
 生成期望的高帽光束形状。 2U-F}Z  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 G6N$^HkW?  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 XujVOf  
"`Q.z~  
:h>d'+\  
/=zzym~<>  
tkFGGc}w\  
8. 总结 F]hKi`@  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 |Go?A/'  
'[ZRWwhr  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ?G[<~J3-E  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 f3>8ZB4  
tp='PG.6  
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。 xhAORhw#  
qV%t[>  
扩展阅读 edh?I1/  
AHq;6cG  
扩展阅读 9{?L3V!+r  
 开始视频 JfmNI~%  
-     光路图介绍 Jl^Rz;bQ-  
 该应用示例相关文件： h)EH
aaf  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 A4,tv#z  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 m@hmu}qz-