[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) PFq1Zai}n|  
应用示例简述 =ss(~[  
1. 系统细节 KP,#x$Bg  
 光源 avxr|uk  
— 高斯激光束 lkl+o&D9  
 组件 Qqm'Yom%T  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 bys5IOP{]o  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 }Vjg>"  
 探测器 <A@}C+  
— 视觉感知的仿真 zZR_&z<  
— 高帽，转换效率，信噪比 .z0NMmz0z  
 建模/设计 ~}Xd{afo  
— 场追迹： J[ ;g \  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 8vRQ_  
'1P~"P3  
2. 系统说明
w5Lev}Rb  
.6C9N{?Tqf  
nM#/uuRl|  
%La<
]  
3. 建模&设计结果 %JoHc?  
|2AMj0V
~  
不同真实傅里叶透镜的结果： DL<b)# h#  
]"q9~  
&lM=>?  
kZ5;Fe\*  
4. 总结 9 n0?0mk  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 8/gA]I 6=#  
U-+o6XX  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 b,h@.s  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 t9l]ie{"o.  
<Fo~|Nh|  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 '<=77yDg  
<DR$WsDG  
应用示例详细内容 {3Y R_^>?  
d%,@,>>)  
系统参数 >uLWfk+y1  
>dK# tsp  
1. 该应用实例的内容 E5iNuJj=f  
CWdpF>En  
unvS`>)Np  
ZX0#I W  
u!CcTE*  
2. 仿真任务 z"%{SI^  
zQ~N(Jj?h  
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。 h~`^H9?M  
#IvHxSo&  
3. 参数：准直输入光源 :@@aIFRv  
mswAao<y&x  
>BWe"{;  
0<FT=tKm  
4. 参数：SLM透射函数 tqD=)0Uzs  
:lU#Dm]  
R :*1Y\o(  
5. 由理想系统到实际系统 `(uN_zvH  
u u$Jwn!S  
{[pzqzL6  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 2`^M OGYk  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 [Smqe>U1  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 :@4+}  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 y$8S+N?>  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 tP1znJh>y  
Cu!S|Xj.  
]P*H,&I`#  
j4wsDtmAU  
#EA` 
|  
应用示例详细内容  5fq4[a  
r XT6u  
仿真&结果 NOSLb];  
bx%Ky0Z  
1. VirtualLab中SLM的仿真 9fy[%M  
HDi_|{2^  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 'YB{W8bR  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 8;d./!|'&g  
 为优化计算加入一个旋转平面 /$d#9Uv  
9K>~9Za  
Nd He::  
cTja<*W^xv  
2. 参数：双凸球面透镜 LFAefl\  
~^/BAc  
o'_
eLp  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 Z|B`n SzH  
 由于对称形状，前后焦距一致。 ;w;+<Rd  
 参数是对应波长532nm。 /b]+RXvxj  
 透镜材料N-BK7。 |JiN; O+K  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 /Yj; '\3  
!{F\\D/  
XnKf<|j6k  
" 1h~P,  
)}J}
d)  
T"e"?JSRJ  
3. 结果：双凸球面透镜 ^7Ebg5<  
G;e)K\[J  
S;"$02]  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 62o nMY  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 GPrq(  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ~H4Tr[8a  
m'KEN<)s  
zG7y$\A  
\;Sl5*kr  
L*6>S_l[  
4. 参数：优化球面透镜 F6ZL{2$k@  
1QbD]"=n  
[33=+Ca  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 |[@v+koq  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 -+0!Fkt@,  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 _6`H`zept  
 透镜材料同样为N-BK7。 ;?{OX  
L2%npps  
ft$ 'UJ%j  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 $e%m=@ga  
>&JS-jFg  
M y!;N1  
t; @T~%  
5. 结果：优化的球面透镜 'Uo|@tK  
v807)JwS  
nu X`>Oy  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 |H%,>r`9S  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 \/!jGy*  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 ?:7.3{|Aq  
d&X <&)a7  
J@IF='{  
(/|f6_9!  
6. 参数：非球面透镜 ,o\~d?4  
v{) *P.E  
}O:l]O`  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 FXbalQ?^  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 %.s"l6 W  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 8ZNwo  

s-S|#5  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 V7?Pv Q  
mW#p&{  
5Y5N  
K>TvM
&  
tj:>o#D  
7. 结果：非球面透镜 3Ol`i$  
> M4QEv  
!I Byv%m&\  
 生成期望的高帽光束形状。 {+ WI>3  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 @|}=W Q  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 +?Y(6$o  
b@[\+P] "  
'.zr:l  
G:;(,  
;CA7
\&L>  
8. 总结 I z)~h>-F  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 &Fl*
,  
T0BM:ofx  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 /pz(s+4=  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ]ChN]>o  
tH9BC5+r}  
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。
$1myf Z  
=)2!qo
E  
扩展阅读 X-5&c$hv  
Zc*gRC  
扩展阅读 lR3JyYY{X  
 开始视频 1{bsh?zd  
-     光路图介绍 vU, ]UJ}  
 该应用示例相关文件： ^BQ*l5K  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 S.NLxb/
 
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 .8Gmy07