[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) 
AanH{  
应用示例简述 Gla@
l<  
1. 系统细节 # 0GGc.  
 光源 j:3EpD@GS  
— 高斯激光束 _W0OM[  
 组件 'e.q 7Jpd  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 Nush`?]J"_  
— 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 k42b:W5%  
 探测器 xLx"*jyL  
— 视觉感知的仿真 H\^VqNK"
 
— 高帽，转换效率，信噪比 5v|H<wPp  
 建模/设计 yS[z2:!  
— 场追迹： rH9uGm-*  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 [_WI8~gY  
hZAG (Z  
2. 系统说明 ^^G-kg  
i2$*}Cu  
?}vzLgp  
@Q;i.u{V  
3. 建模&设计结果 f.||PH  
dgS4w@)@V;  
不同真实傅里叶透镜的结果： 9i0M/vx  
9>N\sOh  
Ovvny$  
j]pohxn$5  
4. 总结 3az$:[Und}  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 y7/PDB\he  
LeY+p]n~  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Rcg
RaQ2^  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 XwcMt r*  
4P|$LkI  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 ZB828T3  
i{8]'fM  
应用示例详细内容 >SvDgeg_7f  
hG=k1T%=  
系统参数 8N%z9b  
R'zu"I  
1. 该应用实例的内容 rO0ZtC{K  
I
z#yQ`  
VCjq3/[_  
#(6) ^ (  
}2lO _i}L  
2. 仿真任务 `dDa}b  
"Y7+{  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 V1<ow'^i  
7Rnm%8?T  
3. 参数：准直输入光源 ^IBGYl5n  
OB~C}'^$  
]}kI)34/  
Va7c#P?  
4. 参数：SLM透射函数 #e/2C  
Z!=L   
XYjcJ  
5. 由理想系统到实际系统 ^]6M["d/p  
RU0i#suiz  
Uo2+:p  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 s`"OM^[-  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 wUoiXi09  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 G$C}?"l  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 ]ni6p&b>  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 d<x1*a  
/HkFlf
Pd  
_#!U"hkH  
:[xvlW29  
(?\?it-  
应用示例详细内容 ?q_^Rj$  
}X]\VSF{  
仿真&结果 1Dq<{;rWb  
%zzYleJ!]  
1. VirtualLab中SLM的仿真 %:3'4;jh%  
1"?]= j:  
 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)。 w$j{Hp6m  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 x? N.WABr;  
 为优化计算加入一个旋转平面 "(,2L,Zh  
yl$F~e1W  
Stxp3\jEn  
7X}TB\N1  
2. 参数：双凸球面透镜 /kB|1gFj  
;3;2h+U*  
%X>FVlPm  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 abi[jxCG  
 由于对称形状，前后焦距一致。 r<c #nD~K  
 参数是对应波长532nm。 +~Tu0?{Z 0  
 透镜材料N-BK7。 <~{du ?4n  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 SO;N~D1Z6  
#6=MKpR  
uvnI>gv  
bb;(gK;F  
6)}B"Qd  
Z/<#n\>t0>  
3. 结果：双凸球面透镜 ?^u^im  
eY,O@'"8`  
{\G`]r-cM  
 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。 {6*#3m Kk  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 M0L&~p_F  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 53Yxz3v  
uSN"vpc4D  
PLA#!$c7q  
gKo%(6{n~  
7
 [d?  
4. 参数：优化球面透镜 *fnvZw?  
rrqQCn9  
B=n[)"5fBO  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 <*(^{a.O  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 q.Jsf+  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 P4k;O?y  
 透镜材料同样为N-BK7。 BT,b-= ;J-  
W.I\J<=V  
y('k`>C  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 6w|J-{2  
lnh+a7a)  
c_.-b=zm  

};,/0Fu  
5. 结果：优化的球面透镜 l_{8+\`!  
YoKs:e2/:  
g/~XCC^F?  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 6N~q`;p0  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 f>polxB%N  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 ;65D  
9Uf j  
PuL<^aJ  
=*Z5!W'd  
6. 参数：非球面透镜 >Cr\y  
0 1V^L}  
["3\eFg  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 2;2}wM[  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 Kibr ]w  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 d0'HDVd  
#
_i`#d)  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 !do?~$Og  
9'[ N1Un.=  
x,n,Qlb  
o0bM=njok  
U{@5*4  
7. 结果：非球面透镜 lpB3&H8&  
aUU7{o_Z  
BlA[T%  
 生成期望的高帽光束形状。 O+vS|  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 . pzC5Ah  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 MGJ.,tK1  
QHq,/kWY  
he(A3{'  
vy9 w$ls  
k,yZ[n|`  
8. 总结 *Hz^K0:8(  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 r|u MovnV  
dG7OqA:9  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 457\&  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 0Hxmm@X2  
-G7TEq)  
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。 42J{aJVH  
BZ54*\t  
扩展阅读 "pP^*9FrA  
4db(<h  
扩展阅读 m,UGWR  
 开始视频 ).^}AFta  
-     光路图介绍 G3G#ep~)vC  
 该应用示例相关文件： R_XR4)(<  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 l vMlL5t  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 y*pUlts<