[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) 0_-P~^A  
应用示例简述 MZ>Q Rf  
1. 系统细节 Bx|h)e9  
 光源 A
m#Pa,g  
— 高斯激光束 >txeo17Ba\  
 组件 c;88Wb<|W  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 XjTu`?Na;  
— 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 }w{E<C(M  
 探测器 WLCr~r^  
— 视觉感知的仿真 lF\2a&YRbn  
— 高帽，转换效率，信噪比 G}@a]EGm  
 建模/设计 u"DE?  
— 场追迹： l$m}aQ%h  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 >C`#4e?}  
}U|Vpgd!  
2. 系统说明 m1M6N`f  
ow#8oUf=  
=tl~@~pqI  
Ei89Ngp\}  
3. 建模&设计结果 z</^q
y  
GF*uDJ Kp  
不同真实傅里叶透镜的结果： T75N0/teS  
"_:6v64Gx  
\+k~p:d_8  
AsI.8"
 
4. 总结 C#L|7M??;  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 fP llN8n  
3=%G{L16-  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Pav  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ulfs Z:  
chM-YuN|  
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。 Ti>}To}B5  
6xu%M&ht  
应用示例详细内容 7t+H94KG7  
R#s_pW{op  
系统参数 18]Q4s8E  
6rlvSdB  
1. 该应用实例的内容 l|M|;5TW  
\8USFN~(Y  
,Qj\_vr@  
iDYm4sY  
9fsc>9  
2. 仿真任务 V6'k\5|_  
}sp?@C,Z  
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。 n%!50E6*:  
)))AxgM  
3. 参数：准直输入光源
Hro)m"  
W!1 B~NH#  
^=qV)j  
Y@+9Ukd/  
4. 参数：SLM透射函数
J!}R>mR  
m/`L3@7Tt  
,I:[-|Q  
5. 由理想系统到实际系统 _S CY e  
""h%RhcZ\  
LYTnMrM  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 H7f Xg  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ,<[x9 "3\  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 {vur9L  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 ]-l4  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 milQxSpj  
){w!<Lb  
_:JV-lM  
~eUv.I/  
Pt'=_^Io  
应用示例详细内容 lo36b zbT  
)4H0Bz2G  
仿真&结果 Se(apQH  
!ED,'d%J  
1. VirtualLab中SLM的仿真 Ld=6'C8ud  
(V"7H  
 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)。 Y>K8^GS  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ?XVox*6K&  
 为优化计算加入一个旋转平面 eGo$F2C6E  
U[:Js@uH_  
\3)U~[O>:  
~L.5;8a3Pe  
2. 参数：双凸球面透镜 {6F]w_\  
9xL`i-7]  
x(rl|o  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 51'V[tI;8  
 由于对称形状，前后焦距一致。 t`1~5#?Du(  
 参数是对应波长532nm。 }RQ'aeVl(  
 透镜材料N-BK7。 Sf t,$  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 (AHTv8  
uFaT~ 4  
l!IN#|{(  
P+,YWp  
nDNK}O~'  
>,f5 5  
3. 结果：双凸球面透镜 E%$[*jZ  
<O{G&  
s2K8|q=  
 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。 -U@ycx|r  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 axv-UdE;  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 H)K.2Q  
/q^_ 'Lp  
+Xmza8T9  
epP_~TU  
' &Nv|v\V  
4. 参数：优化球面透镜 2-:`lrVd  
W;8}`k  
5gwEr170  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 $EZr@n  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 M2nZ,I=l  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ST\d-x  
 透镜材料同样为N-BK7。 n'@XgUI,  
?q"9ZYX<  
U"K%ip:Wd  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Fh.ZsPn,m  
l{. XhB  
[O6JVXO>  
83Fmu/(  
5. 结果：优化的球面透镜 P2 +^7x?  
/-g%IeF  
"=0JYh)%_  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 gn[h:+H
&  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 > !WFY  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 M5+K[Ir/y9  
['l}*  
_Tf0L<A'R  
|l,0bkY@&  
6. 参数：非球面透镜 F/D/1w^ iR  
iRL|u~bj  
N'8}5Kx5  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 hle@= e/n  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 _u;34H&/  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 _"qX6Jc  
_i0,?U2C  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 E D_J8+  
Xyw;Nh!!d  
E\~!E20^  
5Veybchy "  
e'dZ2;X$zo  
7. 结果：非球面透镜 _({K6adb  
0+_:^z  
PL*kjrLu7  
 生成期望的高帽光束形状。
g]}E1H6-  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 fMZc_dsW9  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 AO0aOX8_+D  
['@R]Si"!  
C?PgC~y)  
t8S,C4
 
U\;mM\2rE  
8. 总结 @ {8xL  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 N x/_+JWje  
9'h4QF+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。 zY\MzhkX,  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 %;YERO!  
P!lTK
  
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。 gz`P~7-w:  
hkR Jqta)  
扩展阅读 BxGz4  
i>AKXJ+  
扩展阅读 wfBf&Z0{  
 开始视频 i^6g1"h  
-     光路图介绍 OeY+Yt0  
 该应用示例相关文件： "\x\P)j0>  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ZbLN:g}  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 "?Xb$V7