[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) [=LQ,e$r7  
应用示例简述 bZtjg  
1. 系统细节 0|4XV{\qT$  
 光源 O"Xjv`j:  
— 高斯激光束 lHP[WO  
 组件 t%8*$"~X  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 .^Ek1fi.  
— 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 4|Z3;;%+  
 探测器 yYF80mnJz  
— 视觉感知的仿真 '<XG@L  
— 高帽，转换效率，信噪比 L\n_q6n  
 建模/设计 2+ 9">a@  
— 场追迹： E-!`6  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 #]:nQ(  
L0uN|?}  
2. 系统说明 t,=khZ  
iLS'47  
\W*ouH  
Jh }3AoD  
3. 建模&设计结果 ii~~xt1  
r!#
a.  
不同真实傅里叶透镜的结果： d3Y#
_!)  
501|Y6ptl  
v)X1R/z5xw  
vT[%*)
`  
4. 总结 Iy`Zh@"~  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 rGq~e|.O3  
\mv7"TM  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 jQ7RH/?_  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 .\1XR  
^
*Rrx  
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。 r%TgZ5~u  
BBy/bc!  
应用示例详细内容 oYqlN6n,=6  
5N ' QG<jE  
系统参数 zXMIDrq  
m2VF}% EIr  
1. 该应用实例的内容 IURi90Ir  
rF 7EO%,  
}HXNhv-K  
L!/USh:IP  
,hX03P-X  
2. 仿真任务 t ZFG`'/  
WXXLD:gxI  
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^1w& 40
 
{)jQbAr(G  
3. 参数：准直输入光源 oIbd+6>f  
6)DYQ^4y  
yjN|PqtSV  
}R.cqk\qa^  
4. 参数：SLM透射函数 \Fc"Q@.u  
J}<k`af  
9-)oA+$  
5. 由理想系统到实际系统 tS`fG;  
gxL5%:@  
V^.~m;ETu]  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 9I9J}&4  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 knF *~O :y  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 9<-AukK m  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 2rD`]neA  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 6P+8{?V&  
VU)y
wIs  
QJ pUk%Wj  
1kTJMtZG~  
0nA17^W  
应用示例详细内容 {v~&.|  
f,PFvT$5e  
仿真&结果 8M:;9a8fh  
nG{jx_{`  
1. VirtualLab中SLM的仿真 [YJP  
3P'.)=}  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 '{U56^b]  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 N.BD]_C  
 为优化计算加入一个旋转平面 >l
'QX(  
m5f/vb4l  
j}S  
C6O1ype  
2. 参数：双凸球面透镜 RR^I*kRH  
E}\^GNT  
Wu:vO2aw8  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 #).om*Xh  
 由于对称形状，前后焦距一致。 hGD7/qTN  
 参数是对应波长532nm。 n5oB#>tI0  
 透镜材料N-BK7。 ){R_o
5  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 -\AB!#fh  
[0F+t,`  
jcFh2  
j[) i>Qw  
-twIF49  
}"Y]GH4Y  
3. 结果：双凸球面透镜 -Qqb/y  
#.a4}ya19  
3"!2C,3c#  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 XQ,IEj|  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 5K{(V^88F  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 `;5UlkVZ5  
BJ~Q\Si6  
yBht4"\Al  
uoaF(F-  
#y}@FG  
4. 参数：优化球面透镜 M ~.w:~Jm  
Yy>%dL  
z15(8Y@2]  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 qs 52)$  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 BalOph4M[  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 Rm)vY}v  
 透镜材料同样为N-BK7。 hG&RGN_<6+  
,LWM}L  
Vg6?a  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 q.~.1 '`!  
=<O{  
u=#LY$  
=5I1[
p;  
5. 结果：优化的球面透镜 )Qb1$%r.  
Fov/?:f$  
E=sBcb/v  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 DV*8Mkzg  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 6SlE>b9tA  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 VXR.2C  
 U7tT  
X& O o1y  
Z]uN9c  
6. 参数：非球面透镜 xgsD<3  
~}z p}Pt  
zZki9P   
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 u%VO'}Gz  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 (3c,
;koRR  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 burEo
.=  
1Qhx$If~  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 'rp(k\pY  
wL5IAkq  
n*@^c$&P  
4UC/pGZY  
\qV5mD]"M  
7. 结果：非球面透镜 /$&~0pk  
T*-*U/  
4xe:+sA.N  
 生成期望的高帽光束形状。 </:f-J%U/  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 >OZ+k(saL  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ,^:Zf|V  
V4/P  

Y@M=6G  
[UR+G8X21m  
5#$E4k:YV  
8. 总结 [$8*(d"F'  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 %w/o#*j<;  
NTs< ;ED  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 n_.2B$JD  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 p^5B_r:  
7{8!IcR #  
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。 @<W"$_r-  
6"-LGK:  
扩展阅读 x #BUIi  
'[`.&-;  
扩展阅读 g0cCw2S  
 开始视频 c^A3|tCi  
-     光路图介绍 IOvYvFUUJ  
 该应用示例相关文件： *G'zES0x  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计
<kPU*P,  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 R:0Fv9bwS