[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) yl>^QMmo  
应用示例简述 _CNXyFw.7  
1. 系统细节 W<<G  'Km  
 光源 |e8A)xM]wC  
— 高斯激光束 }'<Z&NW6  
 组件 $idToOkw  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 5{-Hg[+9  
— 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 p cD}SY
 
 探测器 !wAnsK  
— 视觉感知的仿真 igOX0  
— 高帽，转换效率，信噪比 t_^cqEr  
 建模/设计 Rs<S}oeLn  
— 场追迹： q!&:y7O8  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 gB#!g@  
G,A?yM'Vw  
2. 系统说明 e[k\VYj[  
J*g
<]P&p0  
4=q4_ \_T  
!T`g\za/  
3. 建模&设计结果 -)J*(7F(6^  
Gad&3M0r  
不同真实傅里叶透镜的结果： ~RLj
L"  
nILUo2e~  
R?:K\  
'!X`X=  
4. 总结 }!g$k $y  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 LZ#A`
&qUd  
2s2KI=6  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 )cN=/i  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 V13^SVM  
qUe2(/TQu  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 v-$X1s  
6jr}l  
应用示例详细内容 >Dv=lgPF  
7<jr0)  
系统参数 \U]<HEc^  
M|{KQ3q:9  
1. 该应用实例的内容 L%7WHtU*#  
[Qkj}  
;|rFP  
Uwiy@T Z  
%Y`)ZKh  
2. 仿真任务 ,vi6<C\  
;rJ#>7K  
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。 Pw|/PfG  
a6T!)g  
3. 参数：准直输入光源 C1HNcfa7  
~O;?;@  
\XY2s&"  
g[2[ zIB=  
4. 参数：SLM透射函数 C/"Wh=h6  
Z_<Wr7D  
H_JT"~_2  
5. 由理想系统到实际系统 j~2t^Qz  
a;7gy419<p  
=Oh/4TbW[  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ^sZHy4-yK#  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 .@(MNq{"6  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 IOUzj{G#  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 >48)@sS  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 p'SY 2xq-,  
+Y~,1ai 5^  
RV5;EM)~[  
Re\V<\$J  
t;%MSedn  
应用示例详细内容 UJX5}36  
xI=[=;L  
仿真&结果 xJzO?a'  
\]/6>yT  
1. VirtualLab中SLM的仿真 YF");itH  
~i@Z4tj7  
 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)。 j"+R*H(#  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 2L2)``*   
 为优化计算加入一个旋转平面 f#vVk  
Vzrp9&loY  
oX]c$<w5  
[k +fkr]  
2. 参数：双凸球面透镜 n;dp%SD  
BI)$aR  
gJn_8\,C>Q  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 i*vf(0G  
 由于对称形状，前后焦距一致。 v/Ei0}e6~  
 参数是对应波长532nm。 tdRnRoB  
 透镜材料N-BK7。 nIP*yb}5  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 _E
ZrZB  
0/%VejZ'  
H"g p  
b!|c:mE9|  
8-R; &  
HQ8;d9cGir  
3. 结果：双凸球面透镜 xqzdXL}  
$
5l=&  
"^iw {]~U  
 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。 ^RS`q+g  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 Pd<>E*>}c.  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 F0FF:><  
A[oxG;9xi  
5AT[1@H(_  
O7RW*V:G@  
$'VFb=?XrK  
4. 参数：优化球面透镜 ugt|'i  
tm}0kWx  
Go_~8w0<  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 /v:+ vh*mS  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 Q<pL5[00fD  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 F4Gv=q)Z  
 透镜材料同样为N-BK7。 Ey;uaqt  
] Vbv64M3  
DPZG_{3D  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 i/UHDqZ  
`H6kC$^Ofx  
E|d 8vt  
J;g+  
5. 结果：优化的球面透镜 qMe$Qr8  
Bq]eNq  
4HK#]M>yz  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 7.l[tKh  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 T/&4lJ^2l^  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 v [ 4J0  
!7-dqw%l  
@
 zE>n  
0xM\+R~,  
6. 参数：非球面透镜 AA um1xl  
bEE'50D  
2 -uL  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 ,$96bF "#  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 <x),HTJ  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 +mN]VO*y  
0ZXG{Gp9S  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 IOsitMOX:  
=5jX#Dc5.+  
>8nRP%r[5,  
bi bjFg  
t .&YD x  
7. 结果：非球面透镜 Q!:J.J  
gI qYIt  
nDSmr  
 生成期望的高帽光束形状。 G.,dP+i
 
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 z5v)~+"1  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 io$!z=W  
a8Jn.!  
S&% GB  
DUxj^,mf,  
&C+pen)Z  
8. 总结 M3
350  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ^6 F-H(  
`2y2Bk  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 <3iL5}  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 MkG3TODfHB  
PG8|w[V1"  
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。
lUd/^u`  
^|?/ y=  
扩展阅读 8M;VX3
X  
vJT %ET  
扩展阅读 c@%:aiEl  
 开始视频 |~Hlv^6H  
-     光路图介绍 +v3@WdLcD  
 该应用示例相关文件： ++Qg5FukR  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 -gl7mO*  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 ika/ GG