[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) umc!KOkL  
应用示例简述 lPjgBp{/  
1. 系统细节 3.soCyxmc  
 光源 eb7`R81G  
— 高斯激光束 mR@iGl
\\  
 组件 QJxcH$  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 '8Yx  
— 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 F4*f_lP  
 探测器 &_ber ad  
— 视觉感知的仿真 mIOx)`
$  
— 高帽，转换效率，信噪比 K}6}Opr,Tt  
 建模/设计 8YCtU9D  
— 场追迹： qk
+:p]2  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ?P}7AF A(W  
qRNGe8  
2. 系统说明 % 30&6"  
.iw+#  
y2)~ljR  
Hc}(+wQN%  
3. 建模&设计结果 T2k5\r8  
${e{#  
不同真实傅里叶透镜的结果： 8L0#<"'0  
{jbOcx$t  
rN OwB2e  
W;2y.2*  
4. 总结 =>&d
[G[m!  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 N'IzHyo.  
od!TwGX  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Ta~Ei=d^  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 M>-x\[n+  
zvE]4}VL?  
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。 8g$pfHt|e  
s3oK[:/  
应用示例详细内容 iX}EJD{f  
q^EG'\<^  
系统参数 eR?`o!@y  
s+,JwV?b  
1. 该应用实例的内容 x-cg df  
*r=6bpi  
fi`*r\  
&!_>J0  
$5(co)C  
2. 仿真任务 ge*f<#|0U-  
1Z|q0-Dw0  
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。 Iq(B
H^K  
[8![UcMq  
3. 参数：准直输入光源 Ee^2stc-  
whr[rWt@>  
] vQn*T"^  
0rooL<~fa  
4. 参数：SLM透射函数 EQ\/I( =l  
*}Vg]3$4  
\K55|3~R  
5. 由理想系统到实际系统 :(E.sT"
R  
s@V4ny9x  
5@6F8:x}V  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 c#Y/?F2p  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 #,lJ>mTe4  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 V& _  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 *i?#hTw  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 RX\%R  
[<rV "g  
u8 Q`la  
3P N<J  
Sjv_% C$  
应用示例详细内容 ZuH@qq\  
?t46TV'G  
仿真&结果 S8 .1%sw  
7a\at)q/y  
1. VirtualLab中SLM的仿真 gd#+N]C_  
\AQ*T`Dq  
 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)。 RR
|Z,  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 gLy1*k4  
 为优化计算加入一个旋转平面 i_Ol vuy~  
b8@?fC+tm  
EIug)S~  
,%6!8vX  
2. 参数：双凸球面透镜 _<}oB
h  
Z4KYVHD,  
n%X5TJE  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 Nz1u:D]  
 由于对称形状，前后焦距一致。 >{
R+j4%  
 参数是对应波长532nm。 rrz^LD  
 透镜材料N-BK7。 N.(wR  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 'A2^K5`3  
yzWVUqtXm  
QN)EPS:y  
B:oE&Ahh{  
Cs9
o_Z~  
<aSjK#  
3. 结果：双凸球面透镜 \3q Z0  
= Zi'L48  
VYG o;  
 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。 Smg z}  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 =/kwUjC?  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 &uP,w#  
W<Ri(g-  
7fE U5@  
_O#R,Y2#  
uidoz f2}  
4. 参数：优化球面透镜 *{<460`!q  
b@X+vW{S  
FIu|eW+<l  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 ,)?!p_*@:  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 V10JExsJ  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。  }o[NB  
 透镜材料同样为N-BK7。 'u}OeS"f  
C:r3z50  
9w!PA-) L  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 i4Da'Uk  
Bi-x gq'z  
JO-FnoQK  
fD3>g{  
5. 结果：优化的球面透镜 mlLx!5
h=  
tfIUH'Ez>  
&[b(Lx|i  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 1$_|h@  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 yU|=)p5  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 T3bYj|rh=  
rczwxWK  
dt5`UBvUg  
ROi_k4Fj  
6. 参数：非球面透镜 +k;][VC[O  
y/Ui6
D  
`|p8zV  
 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|#g  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 gY {/)"
 
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 BN1,R] *;  
W4#E&8g%  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 K?@x'q1  
pnpf/T{xpM  
n,#o6ali>  
xey?.2K1A  
h9Tst)iRi  
7. 结果：非球面透镜 &8HJ4Vj2  
T_j0*A$  
{W'{A  
 生成期望的高帽光束形状。 "G!,gtA~  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 RPw1i*  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。
+2#pP  
Bo4iX,zu  
wBCBZs$H  
a(_3271  
,a3M*}Y~3  
8. 总结 9~v#]Q}Z}4  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 .h-k*F0Ga)  
iw^"?:'%  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 CqLAtS X7  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 TBmmC}PEd  
,8.zbr  
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。 ({<qs}H"  
9w<k1j  
扩展阅读 GLA4O)  
Y z],["*Q  
扩展阅读 r!c7{6N  
 开始视频 3oC^"723  
-     光路图介绍 X\|h:ce  
 该应用示例相关文件： obK6GG?ZE  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 NchEay;`  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 [Qn=y/._r