[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) c7nk~K[6  
应用示例简述 #PLB$
$  
1. 系统细节 Znl>*e/|  
 光源 v$Y1+Ep9  
— 高斯激光束 f/[?5M[  
 组件 norc!?L  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 Hj4w i|  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 Ye=7Y57Nr  
 探测器 d$pf[DJQo  
— 视觉感知的仿真 _~S^#ut+  
— 高帽，转换效率，信噪比 !qGx(D{\  
 建模/设计 W$MEbf%1
 
— 场追迹： xc]C#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。 #&2N,M!Q  
SSsQu^A  
2. 系统说明 iJKm27 ">  
;
pNbKf:  
f_P+qm  
cA*X$j6  
3. 建模&设计结果 %:;[M|.  
Hv7D+j8M  
不同真实傅里叶透镜的结果： i!}nGJGg  
gK#fuQ$hH  
ZRq}g:  
s)DNLx  
4. 总结 QGz3id6  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 $*)(8Cl  
~CdseSo9  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 _BLSI8!N@  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 }L7F g%,  
*DI:MBJY  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 p$o&dQ=n[  
=
|V]8 tN  
应用示例详细内容 <QW1fE  
f}ij=Y9  
系统参数 RJsG]`  
eKFc W5O  
1. 该应用实例的内容 :2Rci`lp  
: )"jh`  
kR~4O$riG  
f{5|}PL  
AXv;r<  
2. 仿真任务 [W\atmd"  
"KE38`NL  
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。 )I-?zyL  
1;~1U9V  
3. 参数：准直输入光源 . .je<  
#\S$$gP  
QRh4f\fY  
#~-&&S4a.J  
4. 参数：SLM透射函数 Wu;|(2I  
-%gd')@SfD  
'xXqEwi4  
5. 由理想系统到实际系统 PEn^.v@  
/(pD^D  
wp GnS  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 QT l._j@  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 DCzPm/#b  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 !E#.WX  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 svRaU7<UDN  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 }vA nP]!A5  
A*U'SCg(G  
/F}\V ^  
4m(>"dHP  
\bQ
!>l\  
应用示例详细内容 G$`4.,g  
JG4*B|3  
仿真&结果 gN'
i+mQcu  
HV7(6VSJ+  
1. VirtualLab中SLM的仿真 ^JVP2L>o*  
:.<TWBoV  
 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)。 =&/a\z!  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 sP8&p*TJF  
 为优化计算加入一个旋转平面 ~@?-|xLqQ  
TaO;r=2  
vFC=qLz:  
17]
31  
2. 参数：双凸球面透镜 YaT+BRh?  
<$2zr4  
@,`=~_J  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 w>BFgb?  
 由于对称形状，前后焦距一致。 Hz3X*G\5b  
 参数是对应波长532nm。 `e=n(D  
 透镜材料N-BK7。 et}Y4,:  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 2.2a2.I1  
Ng

c+<  
rw0lXs#K<E  
{^MAdC_  
|&']ms5J  
&B0&183  
3. 结果：双凸球面透镜 >d V@9  
}lpm Hvs  
5GL+j%7  
 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。 i8@e}O I  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 <+,0G`  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 #LgoKiP!Y  
q=i<vcw  
!TZ/PqcE  
wO)KQ~yX  
(jFE{M$-  
4. 参数：优化球面透镜 o"M^sKz47  
CHP6H}#|g  
n<&R"89  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 ?yeC j1X  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ;iNx@tz4  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 lG#&1  
 透镜材料同样为N-BK7。 o xu9
v/  
u3brb'Y+  
7]zZha4X  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 >F_Ne)}qTQ  
DC7}Xly(  
K -1~K  
Ao0PFY  
5. 结果：优化的球面透镜 &YKzK)@  
Q9zpX{JT  
_cN)q  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。
:"IH*7xp  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 *sVxjZvV  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 wh+ibH}@!  
IOqyqt'  
LfM(DK  
bl-s0Ax-  
6. 参数：非球面透镜 $0 zL  
0\*<k`dY  
^BTNx2VHf  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 cs;Gk:  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 xTm&`Xo  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 {_}"USS  
PQ]N>'v-  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 @sO.g_yM  
EA#!h'-s  
M'7x:Uw;  
P~Owvs/=  
boovC
W  
7. 结果：非球面透镜 zZiVBUmE<  
h9nCSj  
! NEq|Y  
 生成期望的高帽光束形状。 OAOmd 4  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 H`@7o8oj1  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 $,42h  
t]%R4ymV  
-bfd><bs  
-;z\BW5y  
_nq n|  
8. 总结 R.;59s  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 kICYPy  
b6BIDuRb  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 p?nVPTh  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Q
Ll44*@  
,1L^#?Q~  
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。 J1t?Qj;f3
 
R!CUR~F  
扩展阅读 -E"o)1Pj6C  
li^E$9oWC  
扩展阅读
w2GY,,R  
 开始视频 H
jD= .Q  
-     光路图介绍 -+/|  
 该应用示例相关文件： i%w'Cs0y  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 4HAfTQ 1G  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 4+:u2&I