[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) 3zMaHh)mj  
应用示例简述 \w)ddc!ZS  
1. 系统细节 I?_WV_T&  
 光源 PCnu?e3F  
— 高斯激光束 -@.FnFa  
 组件 &.P G2f*  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 z-h?Q4;  
— 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 /ACau<U]t  
 探测器 ,>Dpt<  
— 视觉感知的仿真 @Y!B~  
— 高帽，转换效率，信噪比 e'.CIspN  
 建模/设计 kc<5wY_t  
— 场追迹： y:Aha#<
 
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 W#\{[o  
9(lcQuE9  
2. 系统说明 $Ww.^ym  
?Cv([ ^Y.u  
M9?f`9  
fpJ%{z2  
3. 建模&设计结果 Q;GcV&f;f  
 2.'hr/.  
不同真实傅里叶透镜的结果： 8y;gs1d;A  
HQMug  
3rX40>Cs8  
f6 s .xQ  
4. 总结 nX8ulGGs  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 >96+s)T%;  
ua,!kyS  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Gh352  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 |?TX^)  
$GYy[8{:V  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 G+<id1  
|-z"6F r-  
应用示例详细内容 *E+VcU  
8+H 0  
系统参数 1C0' Gf)3  
wQa,ol_p  
1. 该应用实例的内容 k]~$AaNq  
\\3 ?ij:v  
/4|_A {m{m  
>ByqM{?  
JF=T_SH^U  
2. 仿真任务 c/V0AKkS 8  
u#NX`_  
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。 wj5,_d)  
vOv"^X  
3. 参数：准直输入光源 ^tIYr<I  
Dw$RHogb~y  
NMUF)ksjN  
Q{CRy-h
a  
4. 参数：SLM透射函数 15OzO.Ud  
J"$U$.W=  
8C@6 b4VK  
5. 由理想系统到实际系统 ZD4aT1|Q7  
204"\mv  
5 ed|]LP  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 Yv0y8Vz@  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 Z[>fFg~N4  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 _&S
;*?K.  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 P)LOAe1'  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 umCmxmr&  
z[K)0@8 6  
, K:d/  
A4Q{(z-?  
YFW/ Fa\7  
应用示例详细内容 ^f9@=I  
MhJA8|B6|  
仿真&结果 fIJX5)D  
M^Tm{`O!  
1. VirtualLab中SLM的仿真 db&!t!#,  
WD! " $  
 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)。 /U-+ClZi@  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 gtT&97tT<  
 为优化计算加入一个旋转平面 ?cn`N|   
bZ^'_OOn  
v=Q!ioE7  
yPg0:o-  
2. 参数：双凸球面透镜 lJ,\^\q  
VLJ]OW8cO  
HLQ> |,9  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 I!SIy&=W  
 由于对称形状，前后焦距一致。 reM~q-M~o@  
 参数是对应波长532nm。 !;P[Y"h@r  
 透镜材料N-BK7。 0A-yQzL|  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 %@|)&][hO  
>[:qJ|i%  
ei"c|/pO  
{u-J?(s}  
Z  
%UhLCyC/  
3. 结果：双凸球面透镜 e/#6qCE  
 wG6Oz2(  
U"oHPK3"TA  
 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。 Y88N*axDW.  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ii>^]iT  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 yE(<F2  
0C\cM92o  
esq~Ehr=  
xxr'g =  
(bpRX$is  
4. 参数：优化球面透镜 $!TMS&Wk  
teC/Uf5  
uy~$ :0o  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 3Bvz& `\  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 Y3s8@0b3  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 atw*t1)g  
 透镜材料同样为N-BK7。 Gm\)1b  
xg8R>j  
=sefT@<  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 :SWrx MT
 
27,c}OS5o  
vK+!m~kDu  
}2:q#}"  
5. 结果：优化的球面透镜 7FD,TJs  
G l2WbY  
e@S$[,8  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 <#199`R  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 Y6.Bi  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 7i'clB9!  
}Kp$/CYd  
cLvnLaA}  
*5?Qam3  
6. 参数：非球面透镜 p$= 3$I  
eibkG  
Gpcordt/  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 qn{4AWmJ  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 9j5|o([J  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 %_CL/H   
ZNpC& "`G  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 jC$~m#F  
"gzn%k[D9m  
|1/8m/2Af.  
vILB$%I  
49O_A[(d  
7. 结果：非球面透镜 @g]+$Yj  
^eefR5^_w  
59v=\; UI  
 生成期望的高帽光束形状。 vb]uO ' l  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 w7Mh8'P54  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 6c27X/'Z  
.sOZ"=tW  
&5sPw^{,H  
Z#[%JUYp'  
G`&P|xYg  
8. 总结 6#Y]^%?uy  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 0;,Y_61  
}H saJ=1U  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 a?4Asn  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ;`kOFg#`)c  
X56q,jCJ{  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 KL9JA;"  
n
D)SR  
扩展阅读 zlTLp-^Y  
N~or
.i&a  
扩展阅读 20}]b*C}  
 开始视频 AW9%E/{  
-     光路图介绍 !vc5NKv#n  
 该应用示例相关文件： /R?*i@rvf  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 pU,\ &3N  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 NwQ$gDgu t