[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) )f,9 h  
应用示例简述 SFR<T  
1. 系统细节 [,56oMd~  
 光源 l
KG' KR.  
— 高斯激光束 M@+Pq/f:  
 组件 l1vI  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 __Zex5Y#-  
— 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 o[)*Y`xq<w  
 探测器 >!Dp'6
 
— 视觉感知的仿真 K5^`,}Q^  
— 高帽，转换效率，信噪比 ]-;M
Y@  
 建模/设计 xauMF~*  
— 场追迹： _p^$.\k"  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 K<q#2G0{  
b|e1HCH  
2. 系统说明 a:Nf+t  
h@PE:=  
b/?)_pg  
54].p7  
3. 建模&设计结果 P^AI*tH"m  
28qlp>U  
不同真实傅里叶透镜的结果： 8SA" bH:  
#>6Jsnv1  
+kN,OK~  
%n6NVi_[  
4. 总结 !e:_$$j  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 c:aW"U   
?|~KF:,#}  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ne: 'aq  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。  &Ufp8[  
q%LjOPE V  
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。 0O[le*3b  
>gDeuye  
应用示例详细内容 _F8THYg (  
 nZ)E @  
系统参数 n?;h-KKO:  
Lt ^*L%x  
1. 该应用实例的内容 i+F*vTM2,  
1'N<ITb  
<HtGp6q  
e+V8I&%  
D|*yeS4>  
2. 仿真任务 D5!#c-Y-  
NcBz("  
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。 'E&tEbY  
`NTtw;%Y  
3. 参数：准直输入光源 E]v?:!!ds  
,}O33BwJp  
Si@6'sw  
Wm}gnNwA  
4. 参数：SLM透射函数 qV;I<AM  
f >.^7.is  
=?Ui(?tI  
5. 由理想系统到实际系统 "7'P Lo3O  
#uF`|M$u  
9)t[YE:U3!  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 @v#,SF{  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 684|Uuf7  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 8Ihl}aguW  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 DJ
*mWi.  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 ALV(fv$cD  
4$WR8  
%`QgG   
I)yF!E &  
:Nv7Wt!  
应用示例详细内容 hNhEA $X5  
,<Z,-0S  
仿真&结果 M9""(`U  
hO&_VCk  
1. VirtualLab中SLM的仿真 \A,zwdt P  
G|
[{\  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 ]Vmo>  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ];lZ:gT  
 为优化计算加入一个旋转平面 SZyORN  
a+cDH  
EZN!3y|m  
%1$#fxR  
2. 参数：双凸球面透镜 J8i,[,KcE  
~\AF\n%  
r~2hTie  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 :vX%0|  
 由于对称形状，前后焦距一致。 !><asaB]1  
 参数是对应波长532nm。 ZOMYo]  
 透镜材料N-BK7。 jw9v&/-  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 o<%0|n_O&  
pu+Q3NfR  
jz![#-G  
yi*EobP  
-fl6M-CYX  
ZZ!">AN`^  
3. 结果：双凸球面透镜 Eh ";irE  
! xG*
W6IT  
(wM` LE(Ks  
 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。 KyfH8Na?  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 W>i"p~!  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 -YAtM-VL  
 5QLK  
4l%1D.3-O  
/1v9U|j  
mHHlm<?]  
4. 参数：优化球面透镜 q:TNf\/o  
[5& nH@og  
g+4y^x(X@1  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 9i}$245lB  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 Pv/v=s>X  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 giX[2`^NG  
 透镜材料同样为N-BK7。 <y] 67:"<v  
|Rz.Pt6  
/De~K+w7o  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Y55u-9|N  
P|bow+4  
QJRnpN/
 
Tk4>Jb  
5. 结果：优化的球面透镜 "mf$E|  
+Gt9!x}#e  
*>KBDFI  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 p>;@]!YWQ  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 26rg-?;V^  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 &<]f-  
7!pKlmQ  
\agZD+  
X<}}DZSu a  
6. 参数：非球面透镜 PnA{@n\  
 ]|.ked  
9+^)?JUYll  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 .{h"0<x  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 <[cpaZT,  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 GQn:lu3j:  
p@su:B2Rl  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 'UIFP#GtFO  
:xPo*#[Z(A  
0_gN]>,9n  
1xW!j!A;  
M% \T5  
7. 结果：非球面透镜 &,k!,<IF  
fx5S2%f^  
);7 d_#  
 生成期望的高帽光束形状。 !%,7*F(  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 \D?'.Wo%  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 |(3y09  
$u!(F]^  
2!J#XzR0W  
Nrr}) g  
sv%X8  
8. 总结 7Ed0BJTa  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 xo_STLAw  
"/aZ*mkjfJ  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 6:#o0OeBP  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 T>& q8'lD  
cERIj0~  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 m4hkV>$d  
@-!P1]V|  
扩展阅读 SN}K=)KF#  
xz8e1M  
扩展阅读 x|rc[e%k  
 开始视频 2`$*HPj+G  
-     光路图介绍 0+FPAqX  
 该应用示例相关文件： )4 4Y`v  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 L/tpT?$fi  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 sm/aL^4