[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) 2]
:Z7Ji  
应用示例简述 >S}^0vNZX  
1. 系统细节 )`5=6i  
 光源 GtLnh~)  
— 高斯激光束 ihp>cl?  
 组件 EBMZ7b-7  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 }Gf9.ACQ  
— 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 D;! aix3  
 探测器 qxbGUyH==  
— 视觉感知的仿真 +wIv|zj9  
— 高帽，转换效率，信噪比 1c4@qQyo  
 建模/设计 '5etZ!
:  
— 场追迹： b=PB"-  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 01w}8a(  
=wquFA!c  
2. 系统说明 | Kw}S/F  
hMnJH_siY  
$+WMKv@<  
bIy:~z5   
3. 建模&设计结果 '*=kt  
sjj,q?  
不同真实傅里叶透镜的结果： k#"}oI{< 6  
v|IG G'r  

/NB;eV?  
K<E|29t^k  
4. 总结 ana?;NvC  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 mO^)k  
 j|owU  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 6b-E|;"]:^  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 d)1Pl3+  
A(1
dq  
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。 i%# <Hi7  
=z4kK_?F,  
应用示例详细内容 ~]78R!HJ  
9jf2b  
系统参数 /SKgN{tWe  
wS;hC&~2  
1. 该应用实例的内容 ><w=  
d9pZ
g=$8  
v]@n'!  
T{
4Ru6[  
v%8S:3  
2. 仿真任务 8m*uT< 5D  
d: LP8  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 :\69N/uw`  
C@OY)!x!  
3. 参数：准直输入光源 0oPcZ""X]  
f0ME$:2  
|m>{< :  
EL:Az~]V  
4. 参数：SLM透射函数 (0!U,8zz  
%y[ t+)!E  
f[+
N=vr  
5. 由理想系统到实际系统 {wCzm  
\{{i:&] H  
aP`V  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 CAtdx!  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ^k}%k#)  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 ]vUTb9>{?  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 vJfj1 f  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 &? z6f9*$  
tish%Qnpd  
DcX,o*ec!  
'Ej&zh  
TW!>~|U)y  
应用示例详细内容 $94l('B6H  
.?LP$O=  
仿真&结果 hM~zO1XW  
3fhlMOm  
1. VirtualLab中SLM的仿真 +?y9EZB%  
@DniYt/  
 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)。 Pj7n_&*/  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 'G8.)eTA'  
 为优化计算加入一个旋转平面 gFAtIx4  
~spfQV~  
zMbz_22*  
;6/dFOZn  
2. 参数：双凸球面透镜 L0EF CQ7  
|^T?5=&Kt  
f) @-X!  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 !F[^?:pK  
 由于对称形状，前后焦距一致。 KV]8o
'  
 参数是对应波长532nm。 ~-zch=+u  
 透镜材料N-BK7。 a_amO<!   
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 THf*<
|  
$i.)1.x  
L_QJS2  
'.1_anE]  
s2;
b-0  
Dfl%Knl@J  
3. 结果：双凸球面透镜 V7q-Pfh!y  
q8[I` V{  
mIm.+U`a2  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 HZEDr}RN  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 *Rj(~Q/t  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ;.|).y1/`  
JsyLWv@6xa  
TYN~c(  
' Y cVFi  
u
!DAeE  
4. 参数：优化球面透镜 iES?}K/q  
Avr2MaY{h  
Z0Df~ @  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 <P#]U"?A  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 `2.2; Vk  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 '/v@q]!  
 透镜材料同样为N-BK7。 a^QyYX}\qR  
?R8wmE[w  
J-)9>~[E<  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 TaTs-]4  
0VBbSn}Z<  
yx&'W_Q@  
P8=!/L2?  
5. 结果：优化的球面透镜 VMb r@9  
OjRJyhzS*  
YMfjTt@Q  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 mOE%:xq9-  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 ^;gwD4(hs  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 E|>oseR  
(S=RFd  
R0_O/o+{  
M^3pJ=;5  
6. 参数：非球面透镜 Uf<hzP  
 mZ^ev;  
fBRU4q=^T  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 S=.7$PY  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 Ut
hH  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 bUBQ  
8dYPn+`  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 5}"@$.{i  
/swNhDQ"o  
]F81N(@:F  
1@L|EFa  
!=yNj6_f  
7. 结果：非球面透镜 mpysnKH  
Kfl#78$d  
.,$<waGD  
 生成期望的高帽光束形状。 \n`)>-  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 @ky<5r*JU(  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 X cDu&6Dy  
!.}ZlA  
|NoTwK  
SB#Y^!  
Y&JK*d  
8. 总结 do>,ELS+m  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 oR_qAb  
F:B8J4/  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 4UV<Q*B\F  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 -IF3'VG  
h.ln%6:d  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 Sh+$w=vC  
isiehKkD
 
扩展阅读 GZ@`}7b}  
\)'o{l&  
扩展阅读 <yq kJ  
 开始视频 |>U:Pb(  
-     光路图介绍 zXRq) ;s  
 该应用示例相关文件： CW)JS3}W"  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ~?#B(t  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 #lld*I"d