[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) 6/V{>MTZg  
应用示例简述 ^%4( %68  
1. 系统细节 =A6u=  
 光源 "$,}|T?Y`  
— 高斯激光束 !7,K9/"  
 组件 8Jib|#!  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 )z*$`?)k  
— 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 yaYIgG  
 探测器 {%+3D,$)  
— 视觉感知的仿真 $S)e"Po~5  
— 高帽，转换效率，信噪比 um_M}t{  
 建模/设计 v @I^:I  
— 场追迹： =aCIaL&9Y  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 *~t$k56  
Z>MJ0J76]  
2. 系统说明 ;2xXX,'R7  
G(Idiw#WT  
:[X}.]"  
No92Y^~/  
3. 建模&设计结果 7,&]1+n  
5f^`4pT  
不同真实傅里叶透镜的结果： :;h
Bq4h  
?+
}E  
4~pO>6P   
^B"_b?b  
4. 总结 ]a%\Q2[c  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 wHN`- 5%  
Jk6/i;4|  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 D^R! |K/  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 (EF$^FYPK  
MS*M
em,  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 l<)JAT;P  
\<MTY:  
应用示例详细内容 :R|2z`b!  
Zkb,v!l  
系统参数 "6Hjji@A  
E/ed0'|m  
1. 该应用实例的内容 GF.g'wYc)Y  
{*=5qV}  
Z5^,!6  
0\y
tBxL  
s)7`r6w  
2. 仿真任务 t;a}p_>  
dU04/]modD  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 =B{$U~}  
7[?}kG   
3. 参数：准直输入光源 Z`1o#yZ  
CPCB!8-5  
4#Nd;gM2  
qI%9MI;BV  
4. 参数：SLM透射函数 Y8CYkJTAD-  
U-^S<H  
XkfUPbU  
5. 由理想系统到实际系统 ,vY I O  
zZ"')+7q&%  
s
].Cx4VQ  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 9
{J8q  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 FVLA^$5c  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 Mud\Q["  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 vR.6^q  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 8w@jUGsc  
B(vz$QE,$r  
E":":AC#  
oO9iB:w  
[~r$US  
应用示例详细内容 $HnD|
_*  
}j<_JI  
仿真&结果 W;xLuKIG  
,4I6RwB.  
1. VirtualLab中SLM的仿真 xx2:5  
&(U=O?r7  
 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)。 NZ? =pfK\s  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 9(Xch2tpO!  
 为优化计算加入一个旋转平面 rO>wX_  
2OOj8JS  
{}gk4xr  
sBG(CpQ  
2. 参数：双凸球面透镜 nLLHggNAV  
 k`zK  
j:<T<8.o  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 sN/Xofh  
 由于对称形状，前后焦距一致。 8i 'jkyInT  
 参数是对应波长532nm。 3mn-dKe((  
 透镜材料N-BK7。 B'~i Z65  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 Yy;1N{dbT  
,UJPLj^  
6B P%&RL  
F,$$N>  
8pKPbi;(2  
vb2O4%7tw  
3. 结果：双凸球面透镜 Gi_X+os  
<}>-ip?  
Ho{?m^  
 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。 "tbBbEj?d  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 z>#$#:Z4  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 NY w(hAPv  
"@bk$o=  
3]82gZGG  
dKG<"
 
F#9KMu<<cI  
4. 参数：优化球面透镜 T>?1+mruM  
o[*ih\d  
E0'6!9y  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 PU\q.y0R  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 R5~m"bE  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 [_GR'x'0x  
 透镜材料同样为N-BK7。 g)Uh   
dTNgrW`4  
$O>MV  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 m=y)i]=1  
2Nszxvq,  
g9`ytWmM  
pfIvBU?  
5. 结果：优化的球面透镜 jtJU5Q  
s7gf7E#Y  
+1A<kJ  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 Lg53 Ms%  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 }6(:OB?  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 P,], N)  
lKSI5d  
pEP.^[  
;]e"bX  
6. 参数：非球面透镜 mQ)l`
wGh  
"@Fxfd+Ot  
%iML??S  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 j|w+=A1  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 |1x,_uyQ%  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 OuH]Y70(  
n[7zK'%Dxg  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 6<GWDO  
;bbEd'  
rJxT)bR  
m]vr|:{6/  
1A *8Jnw  
7. 结果：非球面透镜 CbQ%[x9|  
c}cboe2  
N:zSJW`1  
 生成期望的高帽光束形状。 I!bZ-16X  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 WNi<|A#T{  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 %dQX d]  
F!<x;h(  
(x!bZ,fu  
YEj U3^@  
}9dgm[C[b  
8. 总结 wm4e:&  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 h)8_sC  
' ga2C\)  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 e76)z;'  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 .})8gL7V  
W_EN4p~J  
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。 XDQ1gg`  
2;tp>,
G9d  
扩展阅读 |szfup~5es  
NI)nf;C  
扩展阅读 F'!}$oT"  
 开始视频 .?TVBbc%5  
-     光路图介绍 G[ea@u$?  
 该应用示例相关文件： 9p<l}h7g  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 Ab)7hCUW  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 3@JwL{C