[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) -O&CI)`;B  
应用示例简述 U$ F{nZ1  
1. 系统细节 :WSDf VX  
 光源 3GuH857ov  
— 高斯激光束 NzU,va N  
 组件 !-N6l6N  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ]J:1P`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 dn}`i  
 探测器 ?Y:8eD"*  
— 视觉感知的仿真 %I-+Ead0i  
— 高帽，转换效率，信噪比 ;x:rZV/  
 建模/设计 ~v'3"k6  
— 场追迹： #]#sGmW/L  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ]S(%[|  
-i4&v7"  
2. 系统说明 H}H7lO  
yv\#8I:qh  
Ux#x#N  
nPs7c %  
3. 建模&设计结果 UK1_0tp]x  
-s|}Rh?Y  
不同真实傅里叶透镜的结果： )u/H>;L P  
u`olW%C/T  
^S)cjH`P  
: C b&v07  
4. 总结 %e`$p=m  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 WBNw~|DO]  
+&Hr4@pgW  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 @#P,d5^G  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Zum0J{l h  
V^hE}`>z&  
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。 +<}0|Xl&  
FJ %  
应用示例详细内容 p|Q*5
TO  
fm(e3]  
系统参数 =xsTDjH>  
ZkIgL  
1. 该应用实例的内容 #[
e  
F[
4;Xq  
QT9n,lX
 
8a_[B~  
M.nvB)  
2. 仿真任务 S a4W`  
WHAQu]{  
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。 +uBLk0/)>  
q~@]W=  
3. 参数：准直输入光源 UjOB98Du  
$t5V=}m>  
,^gyH \  
P
7 PB t  
4. 参数：SLM透射函数 3SSm5{197  
k{VE1@  
4*aZ>R2hO  
5. 由理想系统到实际系统 5C"QE8R o  
aA'|Rg,  
#/NS&_Ge0s  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 xl"HotsX-x  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 +rIL|c}J  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 1Nu1BLPm  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 5OO'v07b  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 T \CCF  
.TE?KI 
  
RZe'Kw -  
G[8in  
 Y=`
 
应用示例详细内容 sz @p_Z/  
MWNPPYww  
仿真&结果 TRZRYm"  
Ne$"g[uFU  
1. VirtualLab中SLM的仿真 %L [&,a  
VyRsPg[(  
 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)。 q %0Cg=  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 {QbvR*gv  
 为优化计算加入一个旋转平面 Iyd?|f"  
'+ xu#R
  
t8+_/BXv  
,-+"^>  
2. 参数：双凸球面透镜 OEPa|rb  
`xiCm':  
6{,HiY  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 A~Xq,BxCV  
 由于对称形状，前后焦距一致。 EZ.!rh~+  
 参数是对应波长532nm。 c8Q]!p+Yp  
 透镜材料N-BK7。 l88A=iLgv  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 _/S?#   
#wc \T  
9S[
XTU  
eZr&x~] -w  
\v6M:KR5/  
|!q$_at  
3. 结果：双凸球面透镜 ]I/Vbs  
/%4_-Cpm  
 KluA  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 cECi')  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 n,~;x@=5  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 .D4bqL  
:K?0e`  
+,50qN:%[  
CC;! <km  
0t#g}  
4. 参数：优化球面透镜 F?m?UQS'u  
T@%m7|P  
N~pIC2Woo  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 }X;U|]d  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 +%N KQ'49I  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 Pv<FLo%u<  
 透镜材料同样为N-BK7。 o{*ay$vA]  
*2}O-e  
d7cg&9+  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 M+wt__vHf  
>QHo@Zqj(  
m-T~fJ  
Fg/dS6=n`?  
5. 结果：优化的球面透镜 )'Wb&A'  
W9t"aZor  
j<pw\k{i  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 .[DthEF  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 i`)!X:
j  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 9Q W&$n^  
69kJC/1+l  
<B /5J:o<  
o2-@o= F  
6. 参数：非球面透镜 ^*R(!P^  
4z:#I;  
rZ_>`}O2  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 oK+ WF  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 E?PGu!&u  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 JO@Bf  
nzX@:7g  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Uz%Z&K  
? 81X  
lEPAP|~uw  
[O-sVYB  
d~ng6pA  
7. 结果：非球面透镜 vMSW$Bx ;  
&jV_"_3
n  
%Hi~aRz  
 生成期望的高帽光束形状。 dMl+ko  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 tJ&5tNl  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 2 Tvvq(?T  
*!:QdWLq  
lS{r=y_0.  
YpdNX.P,  
,7|;k2  
8. 总结 `PI(%N  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 MM{_Ur7Q  
%
U`xu.  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ned2lC&'d>  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 K2'O]#  
IGj`_a  
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。 :ipoD%@  
kpfwqHT  
扩展阅读 ,<ya@Fi{  
}4%/pOi:f  
扩展阅读 m8R=?U~!S  
 开始视频 Sn3:x5H,l  
-     光路图介绍 N:+ taz-  
 该应用示例相关文件： /k:$l9C[  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 SKXBrD=-  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 8zQfY^/{M