[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) EG,RlmcPp  
应用示例简述 V<b"jCXI  
1. 系统细节 Q/':<QY  
 光源 tq{ aa  
— 高斯激光束 cYK3>p A  
 组件 /J^yOR9  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 9!tRM-  
— 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 gq
E{  
 探测器 N7XRk=J  
— 视觉感知的仿真 m6s32??m  
— 高帽，转换效率，信噪比  C+_ NG  
 建模/设计 L49`=p<  
— 场追迹： h-V5&em"_  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 rQU;?[y  
^j@,N&W:lG  
2. 系统说明 >#SQDVFf  
*+5AN306  
bx1'  
koFY7;_<?  
3. 建模&设计结果 6:Ra3!V"v  
VK8 5A  
不同真实傅里叶透镜的结果： e(sQgtM6  
zUeS7\(l  
N]gdS]pP2{  
dAR):ZKq?  
4. 总结 2s~X  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 mjfU[2  
99vm7"5hQ  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 S~hNSw(-  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ))<3+^S0V\  

b2hB'!m  
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。 rk `x81  
]*?qaIdqu  
应用示例详细内容 g9g^zd,  
,JX/`7y  
系统参数 in$Pk$ c  
72.ZE%Ue  
1. 该应用实例的内容 42mdak}\  
`8EHhN;  
K_(o D O  
jT%k{"+>+?  
L]c
ZPfI6  
2. 仿真任务 :beBiO  
zxY  
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。 jU/0a=h9  
O.Z<dy
+  
3. 参数：准直输入光源 0@vSl%I+  
y]yp8Bs+  
Gz@'W%6yaV  
5\lOZYHX  
4. 参数：SLM透射函数 'Tj9btM*cL  
1d,;e:=j  
I8rtta  
5. 由理想系统到实际系统 wS9EC}s:Q  
B[}#m'Lv  
C[z5& x2  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ]25 xX  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 $5Jo%K%  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 /Ii a>XY  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 G$( B26  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 u6j\@U6I  
{ <f]6  
gq\ulLyOeZ  
.IXkdy  
(< gk<e*  
应用示例详细内容 Z(k7&^d  
0rP`BK|  
仿真&结果 Sxa+"0d6  
E]/` JI'%  
1. VirtualLab中SLM的仿真 S3l$\X;6X  
Hx5t![g2K!  
 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)。 ;H}XW=vO  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 =^#^Mq)  
 为优化计算加入一个旋转平面 3Uw}!>`%  
C7:;<<"P  
RsU!mYs:H  
9Kf# jZ  
2. 参数：双凸球面透镜 V~([{
 
WrP4*6;"  
v0v%+F#>@  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 Pv,Q*gh`  
 由于对称形状，前后焦距一致。 ]n _OQ)VO
 
 参数是对应波长532nm。 jzt$  
 透镜材料N-BK7。 ?(rJ  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 HE6kt6  
d)d\h`=Z  
D; i%J  
jg%HaA<zO  
vy&q7EX<i  
F-0|&0  
3. 结果：双凸球面透镜 F6,[!.wl  
anxZ|DE  
t|XQFb@}  
 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。 pH!e<m  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 0@ccXFE  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 x"7`,W  
BUhLAO  
<?h
`  
KicPW}_  
JzI/kH~  
4. 参数：优化球面透镜 y{{7)G  
Ed
gcdSb7  
<~D-ew^BU  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 CI%4!K;{  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 5^:N]Mp"  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ~m@v ~=  
 透镜材料同样为N-BK7。 +eT1/x0  
[(Jj@HlP6T  
G3r9@2OC  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 tw{V7r~n  
r92C^h0  
y<#?z 8P  
GP|G[  
5. 结果：优化的球面透镜 >U?U;i  
0uZ'j  
B{`4"uEb$G  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 kta`[%KmIZ  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 kWkAfzf4a  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 KNH.4A ,  
D`|.%  
SY: gr  
[ vWcQ6m  
6. 参数：非球面透镜 tp4/c'w;)J  
'8O(J7J  
"'M>%m u  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 S4qj}`$ Yv  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 Av3qoH)[<  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 b ] W^_
 
EKwA1,Xz  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ?z "fp$  
A$w0+&*=  
!%pY)69gv  
kB`t_`7f  
bu&x& M*  
7. 结果：非球面透镜 DBUhqRfl  

~[E@P1  
Woo2hg-ti  
 生成期望的高帽光束形状。 H\BhAf  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 !`S`%\"  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 Km)5;BQxg  
g\Gx
oR  
mQV
c ZV  
m%mA0r  
-85]x)JE  
8. 总结 =x8F!W}Bt<  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 t6zc$0-j"  
ubq4Zv7'   
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 A..,.   
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 pH#*:v!)  
<4
ca
G2~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。 b?h
)~j5  
?zypF 5a  
扩展阅读 NS^(5g  
u9d4zR  
扩展阅读 @PYCl  
 开始视频 m-{t%[Y  
-     光路图介绍 s|/m}n  
 该应用示例相关文件：  8(.DI/  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 KK}?x6wV0,  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 H,/|pP.