[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) '.yWL  
应用示例简述 )yW_O:  
1. 系统细节 kVnyX@  
 光源 l|A8AuO*?  
— 高斯激光束 sjgR \`AU  
 组件 _kN%6~+U  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 &o@5%Rz2/  
— 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 i(;-n_:,`  
 探测器 >;v0zE  
— 视觉感知的仿真 NRSse"  
— 高帽，转换效率，信噪比 03WRj+w  
 建模/设计 ~4MjJKzA  
— 场追迹： 7RE6y(V1  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 vw] D{OBv*  
,
jsx]U/^  
2. 系统说明 JK"uj%  
-Y?(Zz_w  
y=xe<#L  
y%bqeo L~  
3. 建模&设计结果 }]+}Tipd  
K)UOx#xe1  
不同真实傅里叶透镜的结果： %@93^q[\2  
j :Jdwf  
?{,)XFck  
h_G|.7!  
4. 总结 BC{J3<0bf@  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 C$G88hesn  
-!G#")<  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 `OReSg 2  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 6XL9 qb~X  
)|R0_9CLV  
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。 2G5!u
)  
UN?T}p- oF  
应用示例详细内容 w^E]N  
PB<S
c>{U  
系统参数 I+?$4SC  
W#7-%oT  
1. 该应用实例的内容 IOZ|85u=  
|ezO@  
Ox*T:5  
bA^:p3  
IA 9v1:>  
2. 仿真任务 k=~pA iRDN  
D3AtYt  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 _&Uo|T  
PSqtZN  
3. 参数：准直输入光源 2j/1@Z1j=  
'`~(Fkj  
OjlB0  
0R5^p  
4. 参数：SLM透射函数 -5,y 1_M  
>`?+FDOJ,  
b, **$  
5. 由理想系统到实际系统 p C2c(4  
;7^j-6  
Ta\8>\6  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 RQ)!KlY  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 2\CkX  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 nP{sCH 1  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 g yH7((#i  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 a0/n13c?G  
t"bPKFRy9E  
>;&V~q:di  
S}p&\w H  
-f;j1bQ  
应用示例详细内容 vb.Y8[  
L!b0y7yR  
仿真&结果 # pjyhH@  
k1Mxsd  
1. VirtualLab中SLM的仿真 GKsL~;8"  
B/9<b{6  
 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)。 0jJ28.kOp  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 0@e}hv;  
 为优化计算加入一个旋转平面 am'p^Z@  
)4F/T,{;m  
0O['
-x  
qfP"UAc{/  
2. 参数：双凸球面透镜 d,J<SG&L&  
$7gB&T.x  
SL\y\GaV  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 hzuMTKH9  
 由于对称形状，前后焦距一致。 6(q`Oj  
 参数是对应波长532nm。 Aiks>Cyi23  
 透镜材料N-BK7。 _Dcc<-.  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 z Jo#
3  
At
[n<8_|  
%L\{kUam  
",aT<lw.  
LnI{S{]wDh  
@a.6?.<L  
3. 结果：双凸球面透镜 Q!2iOvK  
qJFgbq4-  
2) /k`Na  
 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。 5nxS+`Pn.)  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 F3Ak'h{Ay  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。  IB.'4B7  
bUAR<R'E  
u5{5ts+:  
10l1a
4  

%M;_(jda  
4. 参数：优化球面透镜 v1
"g!%U6  
)(?UA$"  
/,uSCITD  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 #EQx
  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 gSv[4,hXd  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 b!^M}s6  
 透镜材料同样为N-BK7。
RLu$$Eb  
bDh:!M  
e1 
{t0f  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Ot2zhR )  
><#2O  
An8%7xa7  
/:Z~"Q*r  
5. 结果：优化的球面透镜 &8X .!r`f  
y[^k*,= 9  
;5Wx$Yfx  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 _/N'I7g  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 ,yM}]pwlB  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 i>]<*w  
_']%qd"%  
oXQ<9t1(  
veX"CY`hn  
6. 参数：非球面透镜 _@BRpLs:4  
9Ew:.&d  
22al  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 /.|A  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 [B"dH-r7  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 OZ>)sL  
y;{^Ln4{  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 U=&^H!LVY  
l?o-!M{  
T]Tdx.B  
==h|+NFa  
/slm ]'  
7. 结果：非球面透镜 #90[PAS
x  
S/nj5Lh  
$KwI}>E4  
 生成期望的高帽光束形状。 n2xLgK=  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 &*G5J7%w  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 |2 YubAIZ(  
F}6DB*  
(b/A|hl  
wQD0vsD  
Yo~LckFF  
8. 总结 rP^TN^bd|  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 G%P>Ag  
VxkCK02k  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 (B_7\}v|_  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 u0bfX,e2U  
BR& Aq  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 kCaO\#ta  
vU_d=T%$  
扩展阅读 }J ei$0x  
W>5vRwx00  
扩展阅读 JmU<y  
 开始视频 3I9T|wQ-]  
-     光路图介绍 |^7f\.oF  
 该应用示例相关文件： HE#,(;1i  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 +Dx1/I  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 K3vse
or