[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) n6,YA2yZO  
应用示例简述 V,VL?J\  
1. 系统细节 [O^/"Qk  
 光源 6&'kN2  
— 高斯激光束 {R63n  
 组件 gCsN\z  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 2V%z=  
— 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 T#!% Uzz  
 探测器 l=T;hk  
— 视觉感知的仿真 t\QLj&h}E  
— 高帽，转换效率，信噪比 XP!m]\E&I  
 建模/设计 B_[I/ ?  
— 场追迹： \reVA$M[  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 u/|@iWK:  
IEm~^D#<=  
2. 系统说明 ~a3u['B  
8Uh|V&  
5tkKd4VfL
 
H[s+.&^  
3. 建模&设计结果 E=,b;S-  
Hicd -'  
不同真实傅里叶透镜的结果： @+zWLq!1pB  
|6?s?tC"u  
!nJl.Y$  
A)!W VT&2A  
4. 总结 kq(
><T  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 i Pr(X  
}OnU32P  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 6J JA"] `  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 uUHWTyoO  
s}Go")p<:  
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。 UE5,Ml~X  
IFr"IOr'l  
应用示例详细内容 z}-R^"40  
(t&`m[>K  
系统参数 \fC;b"j  
{Y-'i;j?  
1. 该应用实例的内容 :epB:r  
RJ0,7E<B  
&@{`{
  
+PsR*T  
Nlm}'Xt  
2. 仿真任务 !<j4*av:G  
+,R!el!o~u  
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。 _(gkYJ+MK  
6A5.n?B{  
3. 参数：准直输入光源 !WGQ34R{  
|
zfFB7}v  
yp=sL' E  
FdnLxw  
4. 参数：SLM透射函数 @V^.eVM\R  
O"TVxP:  
=Oh$pZRymu  
5. 由理想系统到实际系统 P%yL{  
Z|UVH  
#k>n5cR@0  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ("}Hs[  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 /o6ido  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 ":/Vp
,g  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 a(O@E%|u  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 U,yZ.1V^:  

6 mLC{X[  
mP15PZ  
# Dgkl  
&u[F)|  
应用示例详细内容 >a2[P"   
~MB)}!S:  
仿真&结果 5lzbg  
DtGkhq;  
1. VirtualLab中SLM的仿真 #<&@-D8  
OraT$lV)_  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 |mWSS'7fI  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 >zJkG9a  
 为优化计算加入一个旋转平面 LHOt(5VY  
" @""  
f`>\bdz  
w > GW  
2. 参数：双凸球面透镜 .*YOyK3H  
g9g ]X  
=|$U`~YB  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 MMaS  
 由于对称形状，前后焦距一致。 ]CS N7Q+l  
 参数是对应波长532nm。 d@JavcR  
 透镜材料N-BK7。 Z9% u,Cb  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 P*?2+.  
;2fzA<RkK  
~/SLGyu  
^HP$r*  
"k [$euV  
H|?r_Ns  
3. 结果：双凸球面透镜 g.:ZMV  
S$wC{7?f  
^Vh^Z)gGi  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 ^5 "yY2}-  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 l&] %APL  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 SU7,uxF  
HH
(2  
zKYN5|17  
,T 3M  
~k 6V?z}  
4. 参数：优化球面透镜 }L{GwiDMDl  
1#>uqUxah  
*E|3Vy{4  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 (l2n%LL]*  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 +\PLUOk  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 MbTmdRf  
 透镜材料同样为N-BK7。 yg|yoL'g  
0H
}O6kU  
5?j#  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ~^ '+.  
mSFA i  
brCL"g|}  
h;cw=G  
5. 结果：优化的球面透镜 b|k(:b-G&.  
pwVGe|h%,  
h:z$uG  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 G&6`?1k  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 {t'SA]|g  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 KmD#I
a  
*'n=LB8R  
e5n"(s"G*[  
v]q"{c/  
6. 参数：非球面透镜 J}@.f-W\j  
?FZ) LZM  
<\ ".6=E#W  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 YcSPU(  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 eM7F8j  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ="g9>  
a63Ud<_a7  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Fl==k  
1)-VlQK p  
NeewV=[%  
7$L*nf  
e:QH3|'y  
7. 结果：非球面透镜 sa"!ckh  
Djp;\.$(  
>(Wt  
 生成期望的高帽光束形状。 b|.<rV'BTt  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 }?U #@ h  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 N;cSR\Ng  
P$/Y9o  
G$lE0_j2{  
8tT/w5  
d&DQ8Gm ^  
8. 总结 Nqj5,9*c  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 |5BvVq
n  
clT[?
8*  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 #\LYo{op/.  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 s*e1m%  
<Um5w1  
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。 6ZC~q=my  
\Dx)P[Ur  
扩展阅读 llpgi,-=  
.7Itbp6=R  
扩展阅读 t1o_x}z4.  
 开始视频 o<Rrr,  
-     光路图介绍 3+vMi[YO  
 该应用示例相关文件： //
}KWz  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 V:8{MO(C\  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 6.3qux9