[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) bPIo9clq  
应用示例简述 L]q%;u]8!  
1. 系统细节 7- |N&u  
 光源 -^JPY)\R  
— 高斯激光束
LbuhKL}VN  
 组件 q ,+29  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 XUA%3Xr  
— 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 YIF|8b\  
 探测器 `neo.]  
— 视觉感知的仿真 ,<$rSvMfg  
— 高帽，转换效率，信噪比 g"N&*V2  
 建模/设计 P('bnDU  
— 场追迹： nG$+9}\UlP  
 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`/kx  
*xN?5u%  
2. 系统说明 to?={@$]  
1.5R`vKn]  
4n*`%V  
T%A"E,#  
3. 建模&设计结果 G[=;519  
dM-~Qo
 
不同真实傅里叶透镜的结果： hcz!f  
Rq`5ff3,  
fNV-_^,R9  
NZ?dJ"eq7  
4. 总结 E)|Bl>  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 e-nwR  
nUK;M[  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 %~M#3Ywa  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 'wWuR@e#&  
^a$L
9p(  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 Y?-Ef sK  
PAH#yM2Ic  
应用示例详细内容 O)"Z%B  
)$K\:w>  
系统参数 tBETNt7  
nW`] =
 
1. 该应用实例的内容 "bz.nE*  
"N)InPR-  
>Bu_NoM  
Lt i2KY}/%  
$~\Tl:!#?  
2. 仿真任务 ZG?e%  
],{M``]q  
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。 cC]]H&'Hg+  
NErvX/qK  
3. 参数：准直输入光源 P.jy7:dB,  
EKS?3z%!  
Ec^2tx"=  
P76gJ@#m  
4. 参数：SLM透射函数 >qUD_U3A  
"rVM23@ tq  
&*oljGt8  
5. 由理想系统到实际系统 xe9\5Gb}  
}h* j{b,  
SwaMpNXL  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ;,7m  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 Lhr
lz,1  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 shO4>Ha  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 Cq3Au%7  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 1~j,A[&|<  
@jq H8  
MZqHL4<|  
tgHN\@yj  
5DO}&%.xt  
应用示例详细内容 T!Lv%i*|Y  
:&LV^A  
仿真&结果 c._!dq&#R  
.-[]po  
1. VirtualLab中SLM的仿真 {
Z1-B60P  

g|h;*  
 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)。 n57mh5mixM  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 WI.+9$1:P  
 为优化计算加入一个旋转平面 02)Ybp6y  
s.XxYXR\  
/||8j.Tm  
c8HETs1  
2. 参数：双凸球面透镜 !1@oZ(  
;Wsl 'e/  
<p+7,a
E_  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 L(
X}37  
 由于对称形状，前后焦距一致。 e@&2q{Gi=  
 参数是对应波长532nm。 y)TBg8Q  
 透镜材料N-BK7。 6z
i Mf  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ABL5T-
*]  
9>ZX@1]m_  
k^K%."INn  
|!1iLWQ  
FI)0.p  
'#~Sb8   
3. 结果：双凸球面透镜 ,mKUCG  
~H"-km"@  
Q5IN1 ^=HF  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 ?%/*F<UVQ  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 75A60Uw  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 @V+KL>Qw  
;<%d^   
84s:cO  
ej&o,gX  
&ha<pj~  
4. 参数：优化球面透镜 W9bpKmc  
jO`L:D/C  
E~8J<gE  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 KqNsCT+j  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 gEq6[G  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 nE:Wl  
 透镜材料同样为N-BK7。 . ywVGBvJ  
e'=#G$S?g  
db3.X~Cn#s  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 2%MS$Fto  
3ZvQUH/{W  
zP/SDW  
U;g
y4rj  
5. 结果：优化的球面透镜 9Z3Vf[n5\  
JqEo~]E]  
"tj]mij2)G  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 fv
G4K(  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 ;@n/gU  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 Kn2W{*wD  
6*I=% H|  
{P%\& \{F  
5o0H7k]  
6. 参数：非球面透镜
9F
F  
VY0-18 o  
nrM-\'  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 j3>&Su>H4  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 g=Nde2d?  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 !T}R=;)eh  
Su'l &]  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 3p'(E\V
J  
B""=&(Yu  
W@~a#~1O  
V<d`.9*}  
nNRc@9Lt  
7. 结果：非球面透镜 kQrby\F(<  
"b`3
 
vnX~OVz2  
 生成期望的高帽光束形状。 5g2:o^  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 _n4C~  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 F5
\{`  
>E>'9@Uh  
6{ pg^K  
Pa ^_s  
t\\<+^[%  
8. 总结 IN"6=2:  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 i\{fM}~W$  
\K:?#07Wj4  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 `QT9W-0e^  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 )N&95\u  
m .^WSy  
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。 .?r}3C
h  
` )~CT  
扩展阅读 ?C_Y2JY  
:A,7D(H|  
扩展阅读 XZ|\|(6Cc  
 开始视频 >W'"xK|:  
-     光路图介绍 ,go$6  
 该应用示例相关文件： _No<fz8  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ,){WK|_  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 g<i>25
2>