[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) 9V a}I
-  
应用示例简述 qRu~$K  
1. 系统细节 3h]g}&k  
 光源 k<z)WNBf  
— 高斯激光束 M.JA.I@XC  
 组件 +l42Awl>K  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 PgAf\.48a  
— 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 E[OJ+ ;c  
 探测器 uIY#e<)}G  
— 视觉感知的仿真 MnmVl"(/  
— 高帽，转换效率，信噪比 U%-A?5  
 建模/设计 xKbXt;l2  
— 场追迹： EX*HiZU>  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 )J=!L\  
I2XU(pYU  
2. 系统说明 pG_;$8Hc  
OUE(I3_  
)Dms  
]43/`FX  
3. 建模&设计结果 {.`vs;U  
Od,=mO*.Q  
不同真实傅里叶透镜的结果： "%)qRe  
SV4E0c>  
:S]%6gb8G  
D#aDv0b  
4. 总结 W@>% {eE  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 xl{=Y< ;  
7Y lchmd  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 \eTwXe]Pv  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 j\yjc/m  
0J*??g-n  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 =<C:d  
P-[-pi@  
应用示例详细内容 UhF-K#Z9  
/*~EO{o  
系统参数 +SzU  
AhN4mc@  
1. 该应用实例的内容 ME$[=?7XX  
IuDS*/Sx  
+D6YR$_<  
wKh4|Ka  
E#RDqL*J  
2. 仿真任务 LG0;#3YwH  
E#34Wh2z  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 gE'sOT9v  
fy1|$d{'  
3. 参数：准直输入光源 /A\8 mL8  
Ha#=(9.  
+ /G2fhE  
AD>e?u  
4. 参数：SLM透射函数 TvoyZW\?w  
&$BjV{,/zc  
!vi>U|rh  
5. 由理想系统到实际系统 `?H]h"{7Q  
-]Bq|qTH[(  
te`$%NRl  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 $GV7o{"&  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 Yu/ID!`Z  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 [|wZ77\  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 Y>z>11yEB0  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 YpHg
&|Fr  
wVXS%4|v  
&A/]pi-\  
8LJ8 }%*  
*tFHM &a  
应用示例详细内容 ?
5__oT  
@&!ZZ 1V8  
仿真&结果 Eh`7X=Z7E  
=[ 46`-_  
1. VirtualLab中SLM的仿真 ~hH REI&  
KM0ru  
 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)。 j3oV+zZ49  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 OdbEq?3S/?  
 为优化计算加入一个旋转平面 ~Gp[_ %K  
RU{twL.B  
@n/\L<]t  
;a!S!%.h  
2. 参数：双凸球面透镜 udH7}K v  
v~+(GqR=+  
A|[?#S((]  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 Xq4O@V  
 由于对称形状，前后焦距一致。 ldcqe$7,  
 参数是对应波长532nm。 G>_*djUf  
 透镜材料N-BK7。 LP^$AAy  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 Kg*Q  
L+F@:H6/0  
~NgA  
y1DL,%j  
5ta `%R_  
pad*oPH,  
3. 结果：双凸球面透镜 %Xg4b6<9  
ssA`I<p#  
9=M$AB  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 hFUlNJ  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 !TH) +zi  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 (Rh,,  
u#fM_>ML  
c]-<vkpV  
6v!`1} ~  
8nqG<!,q  
4. 参数：优化球面透镜 c]<5zyl"j1  
=J==
i?  
Paq4  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 M?49TOQA  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 qo~O|~  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 +E+p"7  
 透镜材料同样为N-BK7。 C&f= ywi0  
}K>d+6qk5  
%0?
KMRr  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 AN m d!  
i"FtcP^  
K3m/(jdO  
aKDKmHd  
5. 结果：优化的球面透镜 B@))8.h]  
rHI{aO7  
{WS;dX4  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 ^CH=O|8j  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 4@gG<QJW  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 3
`?7<YJ  
:Ov6_x]*  
(E3b\lST  
zI uJ-8T"  
6. 参数：非球面透镜 "{xrL4BtC  
RBd7YWo\|j  
">nxHU  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 Lb-OsKU  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 e>OoyDZ@R  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。  }v{LRRi  
Qel9G($=  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 h"W,WxL8  
G!##X: 6'  
G.B2('  
Rv>-4@fMJ  
Y|qTyE%  
7. 结果：非球面透镜 4at?(B+  
Dy&i&5E.-l  
3,w_".m`#  
 生成期望的高帽光束形状。 IPpN@  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 {Xy5pfW Q  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 M3y NAN  
372rbY  
N~gzDQ3  
:OZrH<SW  
t?gic9 q  
8. 总结 BlO<PMmhT&  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 0mVNQxHI  
="H%6S4'  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 HiFUv>,u  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 H?Wya.7  
3?yg\  
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。 Om@;J%u/  
0+ '&`Q
!u  
扩展阅读 WwFm*4{[o  

>=>2m2z=  
扩展阅读 l)\! .X  
 开始视频 00y!K m_D  
-     光路图介绍 "sCRdx]_  
 该应用示例相关文件： 5qm`J,~k  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 <lPG=Xt  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 C!!M%P