[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) D]REZuHOI  
应用示例简述 M'sJ5;^5  
1. 系统细节 fQdQ[  
 光源 q.4DwY5 L  
— 高斯激光束 GzX@Av$  
 组件 ~?FKww|_*J  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 4T"P#)z  
— 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 3$TpI5A  
 探测器 $= g
v  
— 视觉感知的仿真 {^F_b% a4z  
— 高帽，转换效率，信噪比
Cb<\  
 建模/设计 }j x{Cw  
— 场追迹： FK>rc3 q  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 n$>H}#q  
1x]G/I*  
2. 系统说明 Im2g2]  
_kfApO)O  
!#QD;,SE+  
BTB,a$P/  
3. 建模&设计结果 {v(3[7  
vhKD_}}aP  
不同真实傅里叶透镜的结果： 98l#+4+  
F-m1GG0s  
h4U .wk  
l\H9Io3  
4. 总结 NW$Z}?I  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Mppb34y  
"dIoIW  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ke0Vy(3t{h  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 1mf_1
spB  
0W@C!mD~  
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。 IaW8  
>PTq5pk  
应用示例详细内容 Z|u_DaSrr|  
x9a0J1Nb-h  
系统参数 mY-r:  
q^gd1K<N  
1. 该应用实例的内容 f_}55?i0  
|b|p0Z%7{  
r*$KF!-dg  
:t(}h!7  
%k"-rmW  
2. 仿真任务 ~&g:7f|X  
I3A](`   
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 rkVZP!7!  
tU
zuel*  
3. 参数：准直输入光源 l-5-Tf&j  
=fm/l-P@  
w$
1.h'2
 
zZkwfF  
4. 参数：SLM透射函数 kj>XKZL10  
P
)`-cfg  
v6]lH9c{,  
5. 由理想系统到实际系统 dz?:)5>I  
7p|Pv;wp|  
nfd^'}$]  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。
o+&/ N-t  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 o|*,<5t  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 GZ9XG">  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 o)w'w34FCT  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 =*t)@bn  
g=b'T-  
(u
e;O~  
e<q;` H  
?'^xO:  
应用示例详细内容 ! @|"84  
d^4!=^HN  
仿真&结果 ~zi&u46  
eP6>a7gc  
1. VirtualLab中SLM的仿真 IU&n!5d$)|  
1_%3cN.  
 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)。 I~EJctOG  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 l{6fR(d
?  
 为优化计算加入一个旋转平面 PE-VxRN)  
sOv:/'
 
[i\K#O +f  
x]w%?BlS  
2. 参数：双凸球面透镜 kz]qk15w  
pL
Nv\M+  
{o AJL  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 z;D[7t
T  
 由于对称形状，前后焦距一致。 8H;yrNL  
 参数是对应波长532nm。 j&u{a[Y/}  
 透镜材料N-BK7。 XXvM*"3D5  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 3(jI  
kk& ([xqU  
_>0I9.[5  
=56O-l7T*w  
R FWJ ZN"  
Xbe=_9l&p  
3. 结果：双凸球面透镜 '8PZmS8X9  
~Cm_=[  
U%_BgLwy%  
 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。 PIl:z?q({  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 [s"xOP9R  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 &i$p5  
:.J Ad$>P  
Igrr"NuDZ  
CN+[|Mz*p  
 YH@p\#Y  
4. 参数：优化球面透镜 %xPJJ$P  
BRyrdt*_e  
V9bn  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 D.su^m_1  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 oP!oU2eqK  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ,Y ./9F  
 透镜材料同样为N-BK7。 tFn_{fCc>  
f:bUM/Ud  
[`2V!rU  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Lk#8G>U  
?$J#jhR?  
5bBY[qp  
s
YE|  
5. 结果：优化的球面透镜 {el,CT#  
O4t0 VL$  
Vq4g#PcG  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 G L
U7?2`t  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 wN
Mf-~  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 *sz:c3{_  
@kBy|5  
POB6#x  
~T">)Y~+xI  
6. 参数：非球面透镜 3e,"B S)+  
Q!.JV.(  
r^zra|]  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 .|UIZwW0  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。  2:GS(%~  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 a!guZUg6  
1#}}:  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 e>J.r("f  
&uP,w#  
7G':h0i8  
r|av|7R  
'nJ,mZx  
7. 结果：非球面透镜 Yc^;?n`x  
M,w5F5  
grVPu! B;  
 生成期望的高帽光束形状。 0(qtn9;=2  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 o*_arzhA  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 xlIVLv6dO  
SR>(GQ,m0;  
*{x8@|K8  
e5 N$+P"
 
sU7fVke1   
8. 总结 q8S
HFKE  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 5D+rR<pD}"  
BK]5g[   
 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_t5 O[  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 adY ,Nz  
>lkjoEVQ  
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。 pL5Bz!_r  
{iXQUj  
扩展阅读 %t*KP=@  
5Sz&j  
扩展阅读 GahIR9_2  
 开始视频 N1fPutl$a
 
-     光路图介绍 >c)-o}bd^  
 该应用示例相关文件：  |\FJ  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 r;~7$B)  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 v`&>m'