[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) nRJcYl~ Y  
应用示例简述 ]k5l]JB  
1. 系统细节 5nQ*%u\$Z  
 光源 -Y{P"!p0  
— 高斯激光束 "^yTH/m  
 组件 xn}sh[<:P  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 $Ic: c  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 hC=9%u{r?  
 探测器 YeK PoW  
— 视觉感知的仿真 fHdPav f,S  
— 高帽，转换效率，信噪比 3w#kvtDVm  
 建模/设计 1 f).J  
— 场追迹： Yu`b[]W  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 nJNdq`y2  
LS*^TA(I[  
2. 系统说明  k/ls!e?  
?dY}xE  
]G#og)z4  
22)2o
lU  
3. 建模&设计结果 XzIhFX6  
"JT R5;`w  
不同真实傅里叶透镜的结果： (%D*S_m'  
+eg$Z]Lht  
HI*xk  
!O~EIz  
4. 总结 p eQD]v  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 -$!`8[fM  
Ni7~ Mjjt  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 <sE0426
{  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 HeCQF=
R  
<p;cR` %uE  
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。 ;Z\jX[H  
-L}crQl.'c  
应用示例详细内容 T1.
`*,t)=  
`D6Bw=7  
系统参数 X!Xl  
"9:1>Gr{G  
1. 该应用实例的内容 OB FG!.)  
sluR@[l  
Ew~piuj  
CA, &R<]  
' !>t( Sa  
2. 仿真任务 N&n2\
Y  
B[w~bW|K
 
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。 h(*!s`1  
)/A IfH  
3. 参数：准直输入光源 apPn>\O  
]-FK6jw  
EW7heIT$  
}%Dsy2:y  
4. 参数：SLM透射函数 S450
8l  
Z<
T%:F  
</(bwc~2  
5. 由理想系统到实际系统 G'T/I\tB  
cPZD#";f  
v0&E!4q*'  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 :f<3`x'  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 P]hS0,sE<(  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 `],'fT|,S  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 \x\_I1|  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 2A'!kd$2  
k\rzvo=U  
"$#X[.  
('BFy>@  
W=fs"
<  
应用示例详细内容 JFf*v6:,  
;dgxeP;mp  
仿真&结果 c~bi ~ f  
sJu^deX  
1. VirtualLab中SLM的仿真 /V}>v
  
x@/ N9*  
 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)。 7.@$D;L9  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 0EiURVX  
 为优化计算加入一个旋转平面 t ' _Au8  
~7a(KJgvd"  
jSNUU.lur  
S3EM6`q'  
2. 参数：双凸球面透镜 t-7^deG'/n  
WxwSb`U|  
%6rMS}  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 IO3`/R-  
 由于对称形状，前后焦距一致。 FaS}$-0  
 参数是对应波长532nm。 ClZ:#uMbN  
 透镜材料N-BK7。 v%N/mL+5L  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 `D)ay  
itV
@U  
CZaUrr  
rS1mBrqD  
Teq1VK3Hr  
5MUM{(C  
3. 结果：双凸球面透镜 3>LyEXOW  
d67Q@')00  
k+Ew+j1_  
 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。
n/*BK;  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 mHc
xK@qw  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 1 ?X(q  
.<uxZ  
uLFnuK  
wV\;,(<x=%  
IO/%X;Y_  
4. 参数：优化球面透镜 +|6 '7Z(9  
lFvRXV^+f  
Uy
kOQ-2-n  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 fT)u`voE,  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 pe(31%(h  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 s>y=-7:N  
 透镜材料同样为N-BK7。 15PFnk6E|  
Z(g9rz']0  
zdY+?s)p  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 [X>\!mt  
9v[cy`\  
LObS 7U  
9nW/pv  
5. 结果：优化的球面透镜 %N}OMc.W  
UG)J4ZX  
|.kYomJ   
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 `>M;f%s  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 0
}'  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 *5KV DOd  
s-^B)0T!  
HzADz%~  
7PE3>cD  
6. 参数：非球面透镜 q:Lw!'Zh  
:5kgJu  
;uw`6 KJ  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 o)w8 ]H/  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 > Y7nq\  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 gcLwQ-  
Twscc"mK  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 77y_?di^I  
:=J~t@  
-mD<8v[F  
InI^,&<  
wPhN_XV  
7. 结果：非球面透镜 'n'83d)z  
v=n'#:k  
b-sbRR  
 生成期望的高帽光束形状。 v9Kx`{1L  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ^A9D;e6!-  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 D$k<<dvv
 
UdBP2lGd  
7D5;lM[_  
?sF<L/P0 F  
j@OGl&'^-  
8. 总结 hD OEJ  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 k+*DPo@)
 
&zVF!xNy&  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 (e>.hfrs  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Dx<">4
 
UzLe#3MU  
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。 h
g8gB8Xq  
Z<j(ZVO  
扩展阅读 fC!]MhA"i  
<28L\pdG`  
扩展阅读 o+U]=q*|)$  
 开始视频 V{51wnxT  
-     光路图介绍 JE~ci#|!  
 该应用示例相关文件： AEj
kqG4qv  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 NzRpI5\.  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 JryCL]