[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) oTU!R ,  
应用示例简述 ^84G%)`&  
1. 系统细节 =n5zM._S-  
 光源 ZRh~`yy  
— 高斯激光束 qT{U(  
 组件 s C%&cRQD  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 `w#Oih!6A|  
— 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 W>Y@^U&x`  
 探测器 X$ 0?j1  
— 视觉感知的仿真 Pk{_(ybaY  
— 高帽，转换效率，信噪比 *}F3M\  
 建模/设计 :)wy.r;N  
— 场追迹： Se:.4<  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 8Wrh]egu1  
L[oui,}_  
2. 系统说明 @Owb?(6?  
.zA^)qgL  
y I HXg#  
>Wm`v.-  
3. 建模&设计结果 b
#uL?f  
:1cV;gJ  
不同真实傅里叶透镜的结果： [YRz*5  
Qi,j+xBp  
|%F=po>w  
2Nu=/tMN  
4. 总结 >:AARx%  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 l
P[w?O  
bU>U14ix<  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 CJ/X}hi,  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 2#KJ asX  
>BR(Wd.  
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。 J`peX0Stl  
c(3~0Yr  
应用示例详细内容 R0P iv:  
5L+>ewl  
系统参数 CY 4gSe?  
7L`A{L  
1. 该应用实例的内容 $:=A'd2  
0[RL>;
D:  
4,bv)Im+ `  
54gBJEhg  
[>+4^&  
2. 仿真任务 hv`~?n)D66  
!POl;%\  
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*m+  
:8L8q<U  
3. 参数：准直输入光源 chcbd y>C  
\l'm[jy>  
j-4VB_
N@  
n&{Dq}q  
4. 参数：SLM透射函数 ^ssK  
Fu SL}P  
)#BMTKA^  
5. 由理想系统到实际系统 c&r70L,  
mPOGidxix  
]9YJ,d@J  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 $Z!`Hb  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 wF IegC(  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 -|J"s$yO4  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 m4TE5q%3
 
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 ^WHE$4U`  
~k\fhx  
T_s_p  
HTVuStM8  
UR%/MV  
应用示例详细内容 h hG4-HD  
E=jNi  
仿真&结果
,p4&g)o  
DwaBdN[!7  
1. VirtualLab中SLM的仿真 r;B8i!gD  
t|H^`Cv6  
 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)。 Z8# (kmBdB  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 88VZR&v   
 为优化计算加入一个旋转平面 aUzBV\Yd}  
19&<|qTz  
vX{J' H]u  
J,V9k[88  
2. 参数：双凸球面透镜 A'j;\ `1  
$LKIT0  
~?D4[D|sB  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 Te.Y#lCT$  
 由于对称形状，前后焦距一致。 m`v2: S}  
 参数是对应波长532nm。 PpGL/,]X  
 透镜材料N-BK7。 ~c8?>oN(  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ;Yx)tWQI  
W0(_~  
fdxLAC  
&)8:h+&Z  
Y,GU%[+  
u}>#Eb  
3. 结果：双凸球面透镜 TkE 8D n  
Fw/6?:C}O6  
AjmVc])  
 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。 ?5U2D%t  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 Da&vb D-Bg  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 IC#>X5  
?Eg(Gu.J  
yW+yg{Gg:  
wmk *h-  
3!3xCO  
4. 参数：优化球面透镜 #hW;Ju73  
p`mS[bxv!  
stG~AC  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 6Se?sHC>  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 a#^B2  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ;lq;X{/  
 透镜材料同样为N-BK7。 M^MdRu  
TK5K_V*7  
il}%7b-  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 4,..kSA3iw  
?f#y1m  
W!%]_I!&K  
T#M,~lD  
5. 结果：优化的球面透镜 L=c!:p|7)  
unshH<  
6$fHtJD:  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 2]I4M[|&z  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 Cnnh7`  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 5 elw~u  
i#7DR>XF/  
 gG uZ8:f  
qgE 73.!`6  
6. 参数：非球面透镜 2uG0/7  
?bPRxR  

$>*3/H  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 (>F
%UY  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 f_[<L  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 I{ HN67O  
Ol1e/Wv  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 7P"| J\  
=fu :@+  
wyp|qIS;  
>G);j@Q  
=NOH:#iQ  
7. 结果：非球面透镜 :r%P.60H X  
Nqw&< x+  
9!T[Z/}T  
 生成期望的高帽光束形状。 NXwz$}}Pp  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 6^uq?  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 .zS?9MP  
k9)jjR*XxG  
'#s05hr  
9v?N+Rb  
P9=?zh6G.  
8. 总结 HkQ*y$$  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 JXCCTUO  
0QPH}Vi5}  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 zV:pQRbt.  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 EPS={w$'s  
N*%@  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 :80Z6F.k`  
%{YN
70/  
扩展阅读 +SsK21f"r  
O?U'!o=  
扩展阅读 bS
sh^Z  
 开始视频 k9$K}  
-     光路图介绍 cU ?0(z7  
 该应用示例相关文件： n9@ of  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 )p T?/J  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 ,$;yY)x7U