[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) 5Q:49S47  
应用示例简述 xX0wn?,~  
1. 系统细节 DwK$c^2q{.  
 光源 **oDQwW]*  
— 高斯激光束 Q'hs,t1<  
 组件 sO!m,p
K(  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 * bhb=~  
— 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 (dy:d^  
 探测器 ;>fM?ae5  
— 视觉感知的仿真 0-uVmlk=/  
— 高帽，转换效率，信噪比 '|*e4n  
 建模/设计 bPkz=^-  
— 场追迹： g $^Yv4  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 hSN38wy  
3hEbM'L  
2. 系统说明 2S4SG\  
yn20*ix{  
3qDbfO[  
)c 79&S  
3. 建模&设计结果 rJB/)4 mE  
Z.rhM[*+0C  
不同真实傅里叶透镜的结果： 5`lVC$cP  
k9NHdi7&2  
|Ho} D~  
(yeWArQ  
4. 总结 L)S V?FBx  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 aWP9i&  
\.GA"_y  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 "ub0}p4V  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 gNkBHwv  
K$s{e0 79  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 yt
V[x  
x2/ciC  
应用示例详细内容 8o).q}>&  
YUyYVi7clq  
系统参数 QF22_D<.}J  
L.S/Mv  
1. 该应用实例的内容 nU6UjC|3  
|TF6&$>d  
EY c)v6[  
>
7cDfv"  
3{Zd<JYg4-  
2. 仿真任务 10GU2a$0"$  
ER}5`*X{  
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。 rZ.z!10  
sheCwhV  
3. 参数：准直输入光源 /1bQ RI^\  
N] pw7S%  
[o7Qr?RN  
Ysw&J}6e  
4. 参数：SLM透射函数 ta'wX  
ivt~S  
i'1MZ%.  
5. 由理想系统到实际系统 -3m!970  
vTWm_ed+^  
=8"xQ>D62  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 }KNBqPo4B  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 LW9
F%?e!>  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 o!c~"  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 fhC|=0XB  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 6.[3N~pq  
vWL|vR  
[8Z !dj   
am7~  
Y'#uZA3KA  
应用示例详细内容 H
7meI9L  
b dC  
仿真&结果 e5'U[bQm  
<,U$Y>  
1. VirtualLab中SLM的仿真 s3K!~v\L]  
58eO|c(  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 1xO-tIp/  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 .S* sGauM  
 为优化计算加入一个旋转平面 K<50>uG  
jw0wR\1  
 NfmHa  
,"YTG*ky  
2. 参数：双凸球面透镜 d'b9.ki\  
%c8@  
A5_r(Z-5  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。  }_7  
 由于对称形状，前后焦距一致。 vkeZ!klYB  
 参数是对应波长532nm。 k]2_vk^  
 透镜材料N-BK7。 Dz8aJ6g  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 _c}# f\ +_  
Q-1Xgw!  
bU/YU0ZIT  
)l`VE_(|  
-MFePpUt  
iqN?'8  
3. 结果：双凸球面透镜 /Ba/gq0j  
I8YCXh  
dyohs_  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 WF2t{<]^e  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 3.KNAObO  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 dQ
O5  
oa`7ClzD  
Gi*_ &  
\p]B8hLW  
b #Llu$  
4. 参数：优化球面透镜 JU)k+:\a  
nyBT4e  
2^f7GP  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 =1<v1s|)q  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 D'BGoVP  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 tk>J mcTw  
 透镜材料同样为N-BK7。 wzBI<0]z  
)t CNp  
J"TF@7{p  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 J93xxj  
qVjMflVoay  
o/oLL w  
C;.,+(G  
5. 结果：优化的球面透镜 & x_ #zN]  
;mPX8bT  
<d >!%  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 q>5j (,6F  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 '|<S`,'#hg  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 pbw{Ez
M  
+d(|Jid  
hVui.]  
Ys&)5j-  
6. 参数：非球面透镜 'S:
$4j  
y*p02\)  
@[Q`k=h$  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 ;uzLa%JQ  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 |--Jd$ dj  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 8 VhU)fY  
9[sOh<W  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 [1O{yPV3s  
A~ _2"  
o^m?w0 \  
W!Fc60>p@f  
7!\zo mx  
7. 结果：非球面透镜 4S[UJ%  
(t@:dW  
d[XMQX  
 生成期望的高帽光束形状。 c] t@3m  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ^)(tO$S  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ),|z4~  
$48Z>ij?f  
+_+j"BT  
M|fV7g  
o"_'cNAz  
8. 总结 %%zlqd"0  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 
beSU[  
Rd|8=`)  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 }r!hm?e  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ou-uZ"$,c  
`uH7~ r^  
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。
b&dv("e 4  
5$+ssR_?k  
扩展阅读 |(.%
`BTD  
"/mtuU3rt  
扩展阅读 <HzL%DX  
 开始视频 "Mhn?PTq  
-     光路图介绍 lk[Y6yE  
 该应用示例相关文件： R<(xWH  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 _A])q  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 Z*Gf`d: