[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) W|;nJs:e  
应用示例简述 6 -]>]Hr-  
1. 系统细节 <z^SZ~G  
 光源 <O;&qT*b  
— 高斯激光束 G9\EZ\x!  
 组件 RNGO~:k?r  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 F(deu^s%{  
— 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 uu}'i\Q  
 探测器 mHKJ  
— 视觉感知的仿真 X$/E>I  
— 高帽，转换效率，信噪比 }A-{6Qe  
 建模/设计 I$n+DwKcN  
— 场追迹： g{e/X~  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 .+OB!'dDK^  
aZ$/<|y~:_  
2. 系统说明 $u:<x
  
8pqs?L@W  
Q\H_t)-  
UL&} s_  
3. 建模&设计结果 '}_=kp'X  
5\WUoSgy  
不同真实傅里叶透镜的结果： NN^QU
B  
ThtMRB)9  

*\D}eBd|  
C?/r;  
4. 总结 {t&*>ma6)  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Uls+n@\!  
]a M-p@  
 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]K'p,'  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 975 _d_U  
> V8sm/M  
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。 ^;+[8:Kb  
n,CD  
应用示例详细内容 $(3uOsy   
>Co)2d]  
系统参数 8&%Cy'TIz4  
!~)90Z!  
1. 该应用实例的内容 7{4w
2)  
SnW7x  
88+ =F XG  
19p8B&  
Ls1B\Aw_  
2. 仿真任务 >VP5vkv=  
6x/s|RWL1  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 9
p4y>3  
?pqU3-knH  
3. 参数：准直输入光源 0'`S,  
a$}N
W.  
afx'  
t!jYu<P  
4. 参数：SLM透射函数 ~g7m3  
J#''q"rZ  
B)M&\: _  
5. 由理想系统到实际系统 Z|I
-BPyn  
zW5C1:.3K  
s9i|mVtm8  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ;}K62LSR  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 a~opE!|m  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 B$?^wo  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 O[FZq47  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 \x(^]/@  
s7l23*Czl  
'OD)v  
Wo!;K|~P  
M?$ZJ-  
应用示例详细内容 O%&cE*eX  
H O*YBL  
仿真&结果 o/^1Wm=  
h&`y$Jj  
1. VirtualLab中SLM的仿真 DZk1Z
Lz  
,EI:gLH  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 &I/qG`W  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 Om9jtWk  
 为优化计算加入一个旋转平面 E7`qmn  
Da_()e[9p  
uokc:D  
"%@v++4y  
2. 参数：双凸球面透镜 o2naVxetE  
0%#\w*X8  
Qnt5HSSt  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 Dpv
rMI~I_  
 由于对称形状，前后焦距一致。 )%F5t&lum  
 参数是对应波长532nm。 ! %Ny0JkO  
 透镜材料N-BK7。 Ryv_1gR!  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 `5l01nOxJ  
Ilq=wPD}j  
"r$/  
q.W>4 k  
q7_+}"i  
(>7>3  
3. 结果：双凸球面透镜 nB] Ia?  
g)1X&>  
B(,:haAr  
 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。 `q_<Im%I  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 gKi{Y1
 
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 i=rH7k  
[Y/:@t"2y  
S|AjL Ng#  
Fr [7  
&%,DZA`  
4. 参数：优化球面透镜 .zkP~xQ~  
<[i}n55  
G5Ykbw#  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 6gU{(H   
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 c^9tYNn  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 *9D!A  
 透镜材料同样为N-BK7。 y{=>$C[  
)(TAT<  
'*T]fND4  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 RN9;kB)c  
6q/?-Qcy  
2?DRLF]  
OH'ea5xq  
5. 结果：优化的球面透镜 E=w3=\JP  
Ed-M7
#wY  
|.U)ll(c  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 s\3q!A?S3  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 m;,xmEp  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 \#Up|u:  
qTmD'2  
]l;*$2w)  
)jDJMi_[  
6. 参数：非球面透镜 c0rk<V%5+  
go'j/4Tp  
K7(MD1tk  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 NNkP\oh\  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 >I'%!E;  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 E6A/SVp  
]A+o>#n}x  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 `dW]4>`O  
vjUp *R>h  
~ 'Vxg}  
GbZ;#^S  
z5 m>H;P  
7. 结果：非球面透镜 #&8rcu;/  
%X1x4t]  
@g-Tk
  
 生成期望的高帽光束形状。 MaY682}|y  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 B[o`k]]  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 NXk!qGV2  
)"<8K}%!  
osP\DiQ  
sen=0SB/  
3$/ 4wH^  
8. 总结 1vevEa$  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Jjm|9|C,  
LIpEQ7;  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 \2e0|)aF6  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 L>9R4:g  
Ud(`V:d  
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。 pdVQ*=c?M  
{6
Au3gt/  
扩展阅读 gP}+wbk  
:k=mzO<&  
扩展阅读 xL "!~dN  
 开始视频 ROb
\Rxm  
-     光路图介绍 obH;g*  
 该应用示例相关文件： Yl^mAS[w&  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 hZ$t$3  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 4'>1HW