[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) M
-{b  
应用示例简述 (7M^-_q]D  
1. 系统细节 PWADbu{
+  
 光源 VFQq`!*i  
— 高斯激光束 NEjPU#@c  
 组件 MtMvpHk  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 Gw{Gt]liq  
— 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 Bu*W1w\  
 探测器 !#}v:~[A  
— 视觉感知的仿真 7}.#Z   
— 高帽，转换效率，信噪比 nXx6L!HJ#  
 建模/设计 >xhd[  
— 场追迹： sURUQ H  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 QCZ,K"y  
E geG,/-`  
2. 系统说明 UchALR^5  
2hj
re3"?  
hY\Eh.  
Jnh;;<  
3. 建模&设计结果 ujI 3tsl  
6i*ArGA   
不同真实傅里叶透镜的结果： F'$9en2I:  
x!Z:K5%O  
WLg6-@kxXs  
q/W{PBb-2k  
4. 总结 :F!dTD$  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 @m !9"QhC  
l8hvq(,{  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 V0SW 5 m  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 B|Rpm^|  
~frPV8^DP  
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]EQ2g_N1  
sRo<4U0M;l  
应用示例详细内容 1C5kS[!  
*:fw6mnJ#  
系统参数 ~pX(w!^  
}J'5EAp  
1. 该应用实例的内容 1j${,>4tQ  
u8{@PlS  
} kh/mq  
}iiG$?|.  
h%CEb<  
2. 仿真任务 :FKYYH\  
1pYmtr  
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。 L.I}-n  
B BApL{  
3. 参数：准直输入光源 = C$@DNEc  
5'{qEZs^QU  
1?e>x91  
>[E|p6jgT  
4. 参数：SLM透射函数 %%-U.   
<'o'H  
Z;"4$@|qE  
5. 由理想系统到实际系统 ?@g;[310`  
..Uw8u/  
a@S4IoBg%  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 $Z(
g=nS>  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 &bS"N)je  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 BRSgB-Rr7  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 |)!k@?_  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 0$F _hZU  
k_En_\c?p2  
()3x%3  
\^;|S  
Q'Q72Fg  
应用示例详细内容 w ;
s ]n  
l6}b{e  
仿真&结果 ELkOrV~a{:  
&)"7am(S`  
1. VirtualLab中SLM的仿真 _]?Dt%MkD  
p.TiTFu/  
 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)。 v,!Y=8~9  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 q_T?G e  
 为优化计算加入一个旋转平面 Ei?9M
^w  
UVoLHd  
. ;ea]_Z  
B
hE~k?$9  
2. 参数：双凸球面透镜 jt10gVC  
MLv.v&@S  
b0z{"  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 e2Kpx8kWj  
 由于对称形状，前后焦距一致。 Z9 q{r s  
 参数是对应波长532nm。 $E9daUt8"J  
 透镜材料N-BK7。 utm+\/  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 !+|N<`  
0P%|)Ae  
p$b=r+1f  
Y=WN4w  
Cf1wM:K|8  
c^[1]'y  
3. 结果：双凸球面透镜 (HV~ '5D  
M5ySs\O4  
O.up%'%,  
 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。 -RqAT1  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 zQ6 -2 A  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 $vbAcWj  
sh))[V"8  
Mp=kZs/  
"TH-A6v1  
D'sboOY  
4. 参数：优化球面透镜 v YmtpKNj%  
GT\s!D;<  
7^t(RNq  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 z:Zn.e*$b  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 hZ\W ?r  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 L};;o+5uJD  
 透镜材料同样为N-BK7。 U37?P7i's  
M?4r5R  
ao";5m  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ]R0A{+]n  
[TfV2j* e  
s3
E~X  
pv?17(w(\  
5. 结果：优化的球面透镜 >~wk  
R#Nd|f<  
A*;^F]~'  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 ~:b:_ 5"  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 qxcBj  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 [?f.0q  
=&*QT&e  
0*:hm%g  
(7jB_ p%  
6. 参数：非球面透镜 =wR]X*Pan  
O\8|niW|  
i6ypx  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 IOSoc 7+"  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 \gzwsT2&  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 <pl2 dxy  
qfH~hg  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Dx# @D#  
I/b8  
2"Uk}Yz|  
7 KdM>1!  
^F
Ma8;'o  
7. 结果：非球面透镜 6p6Tse]  
a*8.^SdzR  
*u4X<oBS*  
 生成期望的高帽光束形状。 <C96]}/ ?  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ]XafFr6pe  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 WKJL< D ]:  
6.7Kp  
(cA|N
0  
`"b7y(M  
Z *
<x  
8. 总结 ;I))gY-n  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 jhbH6=f4]^  
>h( rd1  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 :E&T}RN  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 yz$1qEII`q  
#!&R7/ KdD  
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。 |QTqa~~B  
,p`bWm  
扩展阅读 KB *#t  
Z#:@M[HH{  
扩展阅读 %s :  
 开始视频 r~fl=2>yQ  
-     光路图介绍 @>nk^l  
 该应用示例相关文件： GJt9hDM$0  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 fX$4TPy(h  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 j=QR*8*