[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) gcT%c|.  
应用示例简述 i/Zd8+.n$  
1. 系统细节 ckCE1e>s  
 光源 =I_'
.b  
— 高斯激光束 +NUG  
 组件 sW\!hW1*x  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ,ig/s2ZG6X  
— 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 %xLhZ\  
 探测器 Q3?F(ER@  
— 视觉感知的仿真 iy.\=Cs$N  
— 高帽，转换效率，信噪比 C0Z=~Q%  
 建模/设计 v3>UV8c'  
— 场追迹： ]ZS OM\}  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 jPkn[W# 6  
\9EjClfo  
2. 系统说明 >H,*H;6  
B9S@(/"7  
dPRra{  
u*9V&>o  
3. 建模&设计结果 (QB2T2x  
"0TZTa1e  
不同真实傅里叶透镜的结果： 5"H=zJ=r  
@C aG9]  
j'K/22  
FpU>^'2]  
4. 总结 c&Q$L }  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 -UT}/:a  
<gBA1oRz  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 BJ(M2|VH  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 `M6)f?|$.  
/qw.p#  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 #`s"WnP9'!  
Z3!`J&  
应用示例详细内容 }(u ol  
P!k{u^$L  
系统参数 ^<AwG=  
}ad|g6i
`  
1. 该应用实例的内容 |wj?ed$ f  
6W UrQFK  
=tY T8Q;al  
QmIBaMI#  
0m ? )ROaJ  
2. 仿真任务 e>7i_4(C  
#$y?v%^  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 Ga'swP=hf  
?z u8)U  
3. 参数：准直输入光源 A5w6]:f2  
@=kSo -SX  
4X|zmr:A  
~PNub E  
4. 参数：SLM透射函数 GuL<Z1<c  
4E?Oky#}-  
)\^-2[;  
5. 由理想系统到实际系统 Rws3V"{`[  
POR\e|hRT]  
X[TR3[1}  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 FC"8#*x  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ?0xgRe<  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 `@|$,2[C  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 ;jTN| i'  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 }:#P)8/v>%  
!0E&@X:-  
7v_8_K  
p
Y$Q  
}4S6Xe  
应用示例详细内容 76` .Y  
dAe')N:KPI  
仿真&结果 !5?<% *  
^/=KK:n~  
1. VirtualLab中SLM的仿真 6\S~P/PkE  
ua `
RJ
 
 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)。 gv{ >`AN  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 s(roJbJ_;  
 为优化计算加入一个旋转平面 t);/'3|  
.Xhr
CiZ  
/vb`H>P  
Oz#{S:24M+  
2. 参数：双凸球面透镜 wn)W ?P;k  
!$>
R j  
xi;`ecqS<  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 bK-
N:8Z  
 由于对称形状，前后焦距一致。 i(+p0:< 0  
 参数是对应波长532nm。 ,3 u}x,  
 透镜材料N-BK7。 dcWD(-  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 Q.c\/&  
E q+_&Wk  
-RK- Fu<e  
efE.&]  
U|j`e5)  
?5 [=(\/.  
3. 结果：双凸球面透镜 ?#Q #u|~  
mUx+Y]Ep  
_2 osV[e  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 ;mKb]  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 '(jG[ry&T  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 c-FcEW  
{P#|zp4C{  
',5ky{  
^D-/`d  
n>U5R_T  
4. 参数：优化球面透镜 U_c
*6CK  
QoH6  
9490o:s  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 6Sn.I1Wy  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 .Rf_Cl  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 DrK{}uM  
 透镜材料同样为N-BK7。 # c^z&0B}  
K@w{"7}  
URbletSBQ  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 4#hSJ(~7S  
I4?5K@a  
F`]2O:[  
D=
&Me=$  
5. 结果：优化的球面透镜 t}/( b/VD  
jsi!fx2Rm  
gjzuG<7m  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 YQA,f#  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 kX2rp?{  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 >Wg hn:^  
<dhM\^[  
O463I.XAP  
Jo23P.#<  
6. 参数：非球面透镜 R@k&SlL'`  
0'?L#K  
'F#KM1s  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 e'b(gD}
 
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 G+|` 2an  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 Ck7uJI<x  
OX\F~+  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ^eYVWQ'  
]f9Cx\d:k  
'u<juFr  
SQt4v"  
,]c 1A$Sr0  
7. 结果：非球面透镜 
1Nd2{(  
:1KpGj*F  
AX
/m25x  
 生成期望的高帽光束形状。 :
${HQd+  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 :'*~uJrR  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ,^f+^^  
HJYScwjQ;`  
$,Yd>%Y  
I,@6J(9  
cY.bO/&l  
8. 总结 `(/w y  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 OMg
<V  
n3 r3"~i  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ?R.j^S^  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 E#t>Qn  
2u*KM`fa`  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 'qX|jtdM  
H@8sNV/u  
扩展阅读 A`o8'+`C  
[!]2djc  
扩展阅读 mk+B9?;cF-  
 开始视频 ?|B&M\}g  
-     光路图介绍 ` 3K)GA  
 该应用示例相关文件：  0$fpIz  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 h6`6tk  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真
T\>a!