[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) U/AiI;Ne  
应用示例简述 )qMbk7:v\  
1. 系统细节 EN[T3 Y  
 光源 EFx>Hu/[G  
— 高斯激光束 Q
nP3U  
 组件 4'`P+p"A  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 9M($_2,44  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 gd7r9yV  
 探测器 +XO\#$o>W  
— 视觉感知的仿真 H#V&5|K%  
— 高帽，转换效率，信噪比 '@@!lV  
 建模/设计 ,YvOk|@R  
— 场追迹： "@hd\w{.  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 u_+iH$zA
 
&)+H''J
Y  
2. 系统说明 _4)z:?G5  
/RqWrpzx@  
H I_uR$m  
=&pLlG
  
3. 建模&设计结果 -L]-u6kC[  
Mh~}RA"H  
不同真实傅里叶透镜的结果： _ {wP:dI "  
#z%D d{E  
N%Ta.`r  
>l AtfN='  
4. 总结 ihwJBN>(  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 4c(Em+4  
A&Aj!#  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 sfr+W-7kx  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 8Vj'&UY  
Kw?3joy  
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。 @>VVB{1@,]  
>O24#!9XW  
应用示例详细内容 /N_:npbJF  
UsFn!!+  
系统参数 }]mxKz  
K6-M.I  
1. 该应用实例的内容 s^eiymP  
/QyKXg6)l  
egG<"e*W}N  
EI 35&7(  
4RtAwB  
2. 仿真任务 ML\>TDt  
T{3nIF   
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。 7g"u)L&32  
kq5X<'MM9N  
3. 参数：准直输入光源 1]~w?)..'  
3rKJ<(-2/  
L0!CHP/nRS  
;H~<.
QW  
4. 参数：SLM透射函数 9ZJ 8QH  
%Rn*oV  
HVHv,:bPo  
5. 由理想系统到实际系统 (VjU,'h  
_;;Zz&c  
i}DS+~8v  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 9ET1Er{4  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 h5@GeYda  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 bqAW  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 *l+Dbm,u  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 h.PBe  
LQ# E+id&  

,u2Qkw  
tWIJ,_8l  
-<6?ISF2  
应用示例详细内容 MqAi}z%  
'q)g,2B%  
仿真&结果 ~.%HZzR6&  
m<-ShRr*b  
1. VirtualLab中SLM的仿真 =,(TP  
~x9]?T  
 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)。 }<0N)dpT  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 )e,O+w"  
 为优化计算加入一个旋转平面 (6S'wb  
aE`d[dSG  
^'V :T Y  
zOs}v{8"  
2. 参数：双凸球面透镜 "ntP928  
Jo\P,-\(  
y'K2#Y~1e  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 $0 olqt:  
 由于对称形状，前后焦距一致。 K"0IWA  
 参数是对应波长532nm。 (jc& F
k  
 透镜材料N-BK7。 fgdR:@]-  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 hWT jN  
;XurH%Mg  
Kgu8
E:nL  
CBEf;I
g  
#0P_\X`E   
\_ 3>v5k|  
3. 结果：双凸球面透镜 kyJbV[o<#  
%tyo(HZQ  
/kbU<  
 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。 .$18%jH#  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 zsg\|=P  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 SeD}H=,@  
&<PIm  
G](4!G&  
l;lrf3  
K*>%,mP$i  
4. 参数：优化球面透镜 I,{YxY[$7  
XMrk2]_  
4E39]vb  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 `x[Is$  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 & o5x  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ??,[-Oi  
 透镜材料同样为N-BK7。 s<s}6|Z  
fST.p|b7  
m4mE7Wn.3  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ><<>4(eF p  
"b} mVrFh  
[eX]x  
(~GQncqa  
5. 结果：优化的球面透镜 uuC [
"Z  
tVAi0`DV  
 w4U,7%V  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 AW]\n;f  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 zjpZ] $  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 3p0v  
%QezC+n  
QyD0WC}i  
_K^Q]V[nZ  
6. 参数：非球面透镜 V`Cyx^P  
Xz_WFLq4  
Bf utmI  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 u m
9yO'[C  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 n i#jAwkN5  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ldA_mj{  
0!hr9Y]Lx  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 V}jGxt0  
I/O3OD  
`6Bx8CZ'I  

J:Cr.K`  
\SWTP1  
7. 结果：非球面透镜 1Bj.MQ^  
5,"c1[`-  
#e'>9T  
 生成期望的高帽光束形状。 Rx-\B$G  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 u]yy%@U1  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 G:AA>t  
$*#a;w7\C  
>q
"dLZ  
d^C@5Pd <  
U,Z\
)+-R  
8. 总结 -DI >O/  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 }`uyOgGg*  
6"&cQ>$xh  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 W$4$%r8  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 J p
'^!  
yf&g
\ke  
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。 )DgXsT  
CX|W
$b)%  
扩展阅读 L@N%S Sf
 
&6eo;8 `U  
扩展阅读 EF0v!XW  
 开始视频 YYWD\Y`8  
-     光路图介绍 [LYO'-g^F#  
 该应用示例相关文件： :u>RyKu|&R  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 6/UOzV,[  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 ,'8%'xit