[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) gP}M\3-O  
应用示例简述 K \O,AE  
1. 系统细节 ^^v!..V]J  
 光源 bV"0}|A~K  
— 高斯激光束 w$pv  
 组件 @c/~qP4  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 t((0]j^
 
— 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 _jtBU  
 探测器 /+rHy7(\  
— 视觉感知的仿真 lHx$F?  
— 高帽，转换效率，信噪比 Nz m 7E]  
 建模/设计 *+b[v7  
— 场追迹： +2vcUy  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 X0m\   
?vXy7y&4  
2. 系统说明 "G<^@v9  
qwN-VCj  
xHf l>C'  
'p<(6*,"  
3. 建模&设计结果 !Ed';yfz\(  
LB>!%Vx  
不同真实傅里叶透镜的结果： ?xy~N?N  
:wIbKs.r  
|[*b[O 1W  
s)}C&T$Y.  
4. 总结 k'm!|  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 RJ0w3T]7  
@6\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。 c(o8uWn
  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 *b> ~L  
lO:[^l?F  
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。 <@oK^ja  
5Rq
kAC  
应用示例详细内容 <h(tW  
s{gdTG6v`  
系统参数 Up8#Nz T  
+YP,LDJ!v  
1. 该应用实例的内容
}v`5  
 MgA6/k  
7dAa~!/(  
ZMbv1*Vt  
(}'0K?  
2. 仿真任务 Ur_~yX]Mo  
ibEQ52  
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。 #*5A]"k  
x6m21DWw  
3. 参数：准直输入光源 uA,K}sNRZ  
}y'KS:Jb  
d]CRvzW  
PX+$Us  
4. 参数：SLM透射函数 p=T]%k*^h#  
-v`;^X  
;+cZS=  
5. 由理想系统到实际系统 ?!b}Ir<1j
 
Wa , #  
TTS}, `  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 gwNv;g  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ZfS-W&6Z  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 q_JES4ofx  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 \=1k29O  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 Wo\NX05-?  
iYR8sg[' #  
bq]af.o*  
8 "|')f#  
cS
QvP.  
应用示例详细内容 H+t^eg88  
gFJd8#6t  
仿真&结果 5s`NR<|2L  
5yuR[VU  
1. VirtualLab中SLM的仿真 CKyX Z  
Za5*HCo  
 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)。 YEQ}<\B\&  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 }m(u oT~  
 为优化计算加入一个旋转平面 T-uI CMEf  
1Sr@$+VGO  
.(ki(8Z N  
x%5n&B  
2. 参数：双凸球面透镜 &K/5AH"q  
(Jy7  
v~9PS2  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 [*Wq6n  
 由于对称形状，前后焦距一致。 :k#Y|(  
 参数是对应波长532nm。 @ITJ}e4  
 透镜材料N-BK7。 C&D!TR!K  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 {O[a+r.n  
,_D`0B6o  
[YLaRr  
,aU_bve  
3t)07(x_B  
eE '\h  
3. 结果：双凸球面透镜 ^/U-(4O05*  
b[%sKl
 
@/g%l1$`  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 amK"Z<V F  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 /z.Y<xOc  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 KQ9~\No]  
n>"0y^v  
1.6yi];6  
IXDj;~GF  
nn5tOV}QE  
4. 参数：优化球面透镜 D37N*9}  
@2nar<  
>,yE;zuw  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 %4*-BCP  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 S-NKT(H)c  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 5B< em  
 透镜材料同样为N-BK7。 m0DD|7}+  
b3N1SC:Wn  
kI<;rP1S|  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 2v\,sHw+-  
G~5EAeG  
Z]V^s8>  
/zJDQ'k0  
5. 结果：优化的球面透镜 O/Ub{=g  
W$>srdG0$  
.76T<j_  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 pnl7a$z  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 WhQK3hnm  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 S~X&^JvT  
.fY1?$*6c  
q~]S5  
-.<fGhmU  
6. 参数：非球面透镜 O9?t,1  
n;+CV~  
j}t"M|`  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 AqnDsr!  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 pBl'SQccp  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 k<(G)7'gm  
Fjch<gAofS  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 n,/eT,48`  
[CxnGeKK  
z=%&?V
 
<cS"oBh&u0  
6Y9FU  
7. 结果：非球面透镜 Lu?MRF f  
Kcf1$`
F24  
Qf|x]x*5  
 生成期望的高帽光束形状。 rHYSS0*3  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 r{2V`h1/|  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 2MY
-9(no  
+U9m  
w1U2cbCr/  
T6mbGE*IeE  
r'*x><m'  
8. 总结 E/+H~YzO  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 @ByD=  
3lr9nBR  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 QiO4fS'~W  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 T<XGG_NOl  
@>:V?  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 @2(7 ZxI  
{o>51fXc)  
扩展阅读 "- 2HKs  
.h c-uaL  
扩展阅读 nUb0R~wr$G  
 开始视频 x;N@_FZ7KY  
-     光路图介绍 J n>3c  
 该应用示例相关文件： j}s<Pn%4  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 h
SkI]%  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 [7Fx#o=da