[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) ]niJGt  
应用示例简述 ?.YOI.U^  
1. 系统细节 9k6r_G"  
 光源 G>q(iF'  
— 高斯激光束 ezMI\r6  
 组件 IV)<5'v  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 P><o,s"v  
— 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 e/^=U7:io  
 探测器 kS!viJwtT  
— 视觉感知的仿真 VH[hsj  
— 高帽，转换效率，信噪比 v.]Q$q^  
 建模/设计 4)("v-p  
— 场追迹： &Sr
O)  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 *f?4   
ZfB" E  
2. 系统说明 zSFDUZ]A3  
KhMSL  
qs QNjt  
T,VY.ep/  
3. 建模&设计结果 L>YU,I\o  
zF`c8Tsx])  
不同真实傅里叶透镜的结果： ?|39u{  
Y_
QH&GZ  
? 8LXP  
ma((2My'H  
4. 总结 zA1lca0HK  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 [AW" D3  
FD8
N"p  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 -k"^o!p  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 *;Ed*ibf  
vo#UtN: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。 V?=8".GiX  
DuOG {
 
应用示例详细内容 %b"\bHH  
@0SC"CqM  
系统参数 IzpZwx^3''  
1+U  
1. 该应用实例的内容 /=gOa\k|p  
:at$HCaK  
Ba/Yl  
]~E0gsq  
4A2?Uhpy  
2. 仿真任务 l@ap]R  
d{E}6)1=  
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。 7__Q1>o  
7IjQi=#:  
3. 参数：准直输入光源 9s_,crq5  
yfC^x%d7G  
wV^V]c?U  
zBe8,, e  
4. 参数：SLM透射函数 QJ7L7S  
G3{=@Z1  
|K|h+fgG6*  
5. 由理想系统到实际系统 7%{ |
 
T9879[ZU\  
[mPjP%{=@  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 14"J d\M8  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ryFxn|4  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 #Z<a  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 J|w)&bV  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 `ck$t5:6sp  
-P]sRl3O;  
h@LHRMO  
F<(i.o(  
<&:=z?30"  
应用示例详细内容 4~N[%>zJ  
B0ndcB-  
仿真&结果 R?
p00  
]Qe{e3p;  
1. VirtualLab中SLM的仿真 oI#a_/w  
vVgg0Y2  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 zD?K>I=  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 -^ C=]Medl  
 为优化计算加入一个旋转平面 Nq@+'<@p$  
ubmrlH\d  
L^{|uP15N
 
"&%#!2  
2. 参数：双凸球面透镜 VV9_`myN7  
nM0[P6p  
?K3(D;5 &i  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 leQT-l2Bk  
 由于对称形状，前后焦距一致。 `3Uj{w/Q:L  
 参数是对应波长532nm。 wW%4d  
 透镜材料N-BK7。 3yNU$.g  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 (~J^3O]Fo  
G7CG~:3h+  
M_%B|S {  
>(snII  
r]0 lo-  
YLVPAODY  
3. 结果：双凸球面透镜 J;prC  
Uk,gJR  
gy;+_'.j  
 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。 5P'p2x#U  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 P06RJE  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 =2 *rA'im  
=dx1/4bZl|  
Zx d~c]n  
po}F6m8bX  
ZZyDG9a>
7  
4. 参数：优化球面透镜 D3x/OyG(  
YQS5P#  
%~QO8q_7  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 7YAIA%8  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 "hQ_sgz[Z  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ai0Ut  
 透镜材料同样为N-BK7。 2r6'O6v  
"{D|@
Bc  
NVl [kw  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 0Ld@H)  
X~xd/M=9^  
]K*8O<  
@l0|*lo%  
5. 结果：优化的球面透镜 8Mbeg ,P  
E[^ {w  
gp-T"l  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 Zo
B{x*IH  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 oY=q4D  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 .WQ+AE8Q  
:(_+7N[KA  
$8crN$ye  
4);)@&0Md~  
6. 参数：非球面透镜 -&e92g&n   
u1c%T@w>Lz  
wWXD\{Hk  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 )aX2jSp  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 _0 m\[t.  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 $v b,P(  
Zx$ol;Yd  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 -`Y:~q1
 
~RD+.A  
4&cL[Ny  
.{S8f#p9T  
"p3_y`h6+  
7. 结果：非球面透镜 p\Lq}tk<  
[q
oXMuC|P  
[+Y{%U  
 生成期望的高帽光束形状。 zW8*EE+,  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ?J,AB #+  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 eVl'\aUd  
dr<<!q /  
WGAXIQ  
9RwawTM  
hwqbi "o  
8. 总结 > MG>=A  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 e2-Dq]p  
dz[ bm<T7  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 #pHs@uvO  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 D.%B$Y;G  
vEG'HOP  
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。 IooNb:(  
)RsM!}  
扩展阅读 syzdd an  
Ac|5. ?|N  
扩展阅读 LG]3hz9^9  
 开始视频 z* <y5  
-     光路图介绍 yE} dj)wd  
 该应用示例相关文件： \VSATL:]  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ` rm?a0  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 J`*iZvW#Bx