[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) ,lGwW8$R  
应用示例简述 [Z&s0f1Qb  
1. 系统细节 a-A4xL.gm  
 光源 wEn&zZjx  
— 高斯激光束 <'yC:HeAwD  
 组件 wtick~)  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 a[9OtZX<  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 ~8 a>D<b  
 探测器 =1B&d[3;  
— 视觉感知的仿真 n\NDi22  
— 高帽，转换效率，信噪比 `v+O5  
 建模/设计 dD2e"OIX  
— 场追迹： .j@n6RyN  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ?At-   
,#FH8%Yf  
2. 系统说明 u,k8i:JY  
WmBnc#>gK  
Sgk{NM7|k  
t|XC4:/>T  
3. 建模&设计结果 N.cRZm%  
.VV!$; FB  
不同真实傅里叶透镜的结果： e?fjX-  
@Bwl)G!|  
~Q\uP(!D  
dfd%A" I  
4. 总结 #SUq.A  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 aQuy*\$$  
eEFT(e5.>3  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Q&\ksM  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 \0& (q%c  
/{} ]Hu  
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。 25KZe s)  
VrP%4P+  
应用示例详细内容 =!Cvu.~},  
FAGVpO[  
系统参数 c8W=Is`  
|n%N'-el  
1. 该应用实例的内容 d'J?QH!N0  
FNO lR>0e  
4s2ex{$+MA  
PQay sdb  
1Tkdr2  
2. 仿真任务 HAdm,  
>b
${rgCvQ  
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。 NP/2gjp  
5qko`r@#  
3. 参数：准直输入光源 c9k,Dc  
+t6m>IBu  
7dW&|U  
tr+~@]I+  
4. 参数：SLM透射函数 <C xet~x  
hidweg*7  
j3F=P  
5. 由理想系统到实际系统 o%7yhCY  
4h(Hy&1C  
$*ZHk0 7x  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 9)X<}*(qo  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 #$QY[rf=6  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 -|mRJVl8  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 >iV(8EgBS  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 >{8H==P  
_c[t.\-`]  
EPyFM_k  
K%S k
{'  
xX}vxhN  
应用示例详细内容 7-)Y\D  
na<g /&  
仿真&结果 *F=wMWa  
zF{5!b  
1. VirtualLab中SLM的仿真 Nj?,'?'O}  
#bnFR  
 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)。 /<GygRs  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 2+0'vIw}  
 为优化计算加入一个旋转平面 oSxHTb
p?  
?!Y2fK=h0  
>zXw4=J  
r3#H]c  
2. 参数：双凸球面透镜 k)'c$  
e KET8v[  
_uL m!ku  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 --y.q~d  
 由于对称形状，前后焦距一致。 o <sX6a9e  
 参数是对应波长532nm。 UA}k"uM  
 透镜材料N-BK7。 $BCqz! 4K  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 Dg\fjuK9  
jh9^5"vQ  
r%F{1.  
aiea&aJ  
<vOljo  
Aqq%HgY:t  
3. 结果：双凸球面透镜 ?mnwD]u  
$$`}b^,/  
amOBUD5Ld`  
 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。 8\/E/o3  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 R|`}z"4C  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 zkB_$=sbn#  
Wk`G+
VR+  
P5kkaLzG  
q f-1}  
3Cq17A 9  
4. 参数：优化球面透镜 UEt#;e  
W.{#Pg1Da  
@:X~^K.  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 gQh;4v  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 3%>"|Y
e}A  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 76(&O  
 透镜材料同样为N-BK7。 S-g`rTx  
Fod2KS;g  
4>gkXfTF  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 CZt)Q4  
=]E;wWC  
mbU[fHyV  
R2-OT5Ej  
5. 结果：优化的球面透镜 s9zdg"c'  
USfOc  
E:L =>}  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 t :sKvJ  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 Xb5n;=)  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 >?'cZTNk]  
UeX3cD  
/&Khk #  
&CG3_s<2  
6. 参数：非球面透镜 AS'a'x>8>,  
x/R|i%u-s  
`dx+Qp  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 /!uxP~2U  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 k5P&F  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 :;#Kg_bz  
JIQS'
r  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ;N6L`|  
zH.DyD5T;  
|r$Vb$z  
n
(0O'nS^  
ym{?vY h  
7. 结果：非球面透镜 W:ih#YW_F  
Z ~:S0HDP  
TY],H=  
 生成期望的高帽光束形状。 )UO:J7K  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 :OUNZDL  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 X)$3sTj  
~ucOQVmz@  
HBXp#
$dPc  
}b\e2ZK  
Y, )'0O  
8. 总结 y9?BvPp+  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 2X&~!%-  
JnlM0jc]`  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 jxm.x[1ki^  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 k:nr!Y<  
r=~yUT  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 !=_:*U)-'  
=\eM -"r  
扩展阅读 kS%FV;9>(  
lc,{0$ 1<  
扩展阅读 W7c(] tg.  
 开始视频 ICN>8|O`&  
-     光路图介绍 Hp
C|dtro  
 该应用示例相关文件： U"v(9m@  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 k3da*vwE  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 2G=Bav\n+