[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) $bU|'}QR  
应用示例简述 fodr1M4J  
1. 系统细节 G1"=}Wt`  
 光源 -hP@L ++D  
— 高斯激光束 X3:-+]6,d  
 组件 <L__;j1Wx  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 +*Cg2`  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 D(&${Mnac  
 探测器 +mP3y~|-j  
— 视觉感知的仿真 MQQ!@I`  
— 高帽，转换效率，信噪比 NDRk%_Eu(  
 建模/设计 PL8eM]XS  
— 场追迹： t?v0yl
N  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 fwIZr~l  
Ox&g#,@h  
2. 系统说明 '8>#`Yba  
?#\?&uFJ}  
.J~iRhVOF  
+gOCl*L  
3. 建模&设计结果 $Tq-<FbM)  
_-Aw`<_*-  
不同真实傅里叶透镜的结果： }_M.-Xm  
SM:{o&S`  
HF5aU:M  
Gn;eh~uw;l  
4. 总结 wLU w'Ai  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 &^4W+I{H  
i[^?24~ c  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 &tQ,2RT  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 -NZj:N  
788q<7E  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 Tc\^=e^N?  
t3Q;1#Zf  
应用示例详细内容 E[htNin.B~  
t22BO@gt74  
系统参数 Sd^e!?bp  
*u7C){)gr[  
1. 该应用实例的内容 Gr?"okaA  
KL.{)bi  
}PyAmh$@  
=t&B8+6  
G+b$WQn2t  
2. 仿真任务  O\]CfzR  
0'BR Sa<  
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。 +5?hkQCX1^  
xYM/{[  
3. 参数：准直输入光源 A0O$B7ylQ  
w6R
=r n  
 vxr3|2`  
pwd7I  
4. 参数：SLM透射函数 '4dnC2a]  
: [aUpX=  
bU2)pD!N  
5. 由理想系统到实际系统 t}nZr
D  
8dIgw  
}#EiL !Pv  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 .yi.GRk  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ]4uIb+(S  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 4(u+YW GX  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 go2:D#mf  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 c0!bn b  
+Z)||MR"  
G*ym[  
<T  
X?4
tOsd  
应用示例详细内容 z6'zNM7M  
]Z<{ ~  
仿真&结果 w{2V7*+l  
g"#R>&P  
1. VirtualLab中SLM的仿真 us`hR!_  
z?j~ 2K<4  
 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)。 qx0J}6+NlU  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 #ye++.7WK  
 为优化计算加入一个旋转平面 Uy_`=JZ  
En5I  
n2(~r 'r)  
d+2I+O03  
2. 参数：双凸球面透镜 2{+\\.4Evk  
"p2PZ)|  
YroKC+4"i  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ua4QtDSs  
 由于对称形状，前后焦距一致。 ,p$1n;  
 参数是对应波长532nm。 V)N9V|O'  
 透镜材料N-BK7。 $ZQPf  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 \8_&@uLm  
og2]B\mN4  
}p8a'3@Z  
5G\vV]RR&  
_h@e.BtD
s  
YEVH?`G  
3. 结果：双凸球面透镜 gR~XkU  
nBGk%NM 8  
AO8`ItNZdT  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 (MNbABZQ  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 2,NQ(c_c$  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ]'T-6  
6AZ/whn#  
zbi[r  
\'E%ue_<9  
Ov?k4kJ  
4. 参数：优化球面透镜 EkjO4=~UC  
E(TL+o  
7CM<"pV  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 /Pi{Mv eZM  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 Jqjb@'i  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 Wl::tgU  
 透镜材料同样为N-BK7。 ic?6p  
z#bOFVg#  
obaJT"1  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 }2V|B4  
oACuI|b  
]#R;%L  
Ou8@7S  
5. 结果：优化的球面透镜 9s5CqB  
VEo>uR  
K^s!0[6  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 S-'iOJ1]  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 zOWbdd_zl  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 F~{yqY5]n  
a|TP2m  
im4V6 f;%  
}T4"#'`  
6. 参数：非球面透镜 !=|3^A  
<iJ->$  
xREqcH,vU  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 yxLGseD  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 |giK]Z  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 sqj8c)6  
&tHT6,Xv(  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ,?<jue/bd  
Lt|k}p@]  
8O("o7~"  
^nFa'=  
!T6oD]x3  
7. 结果：非球面透镜 rsOon2|  
=>4>Z_q  
M2%<4(UwI  
 生成期望的高帽光束形状。 ^HX={(ddK  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 <;SQ1^N  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ATk>:^n  
| z$ba:u5  
dxUq5`#G,  
c^Rz?2x  
P/,7CfyPd  
8. 总结 z,I7 PY& G  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Q?I)1][ !"  
,#`gwtFG  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 IP-
CN  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 .A&Ey5  
)p(5$AR
7  
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。 q'hMf?_  
2fFNJ  
扩展阅读 k_-=:(Z  
Gxy>aS3  
扩展阅读 =LZj6'  
 开始视频 0$":W  
-     光路图介绍 xAjLn*d|N  
 该应用示例相关文件： Y^2`)':  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 |.*),t3 (w  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 /-8v]nRB