[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) k!/"J ;  
应用示例简述 9Q 4m9}  
1. 系统细节 XwlAW7lU=  
 光源 4H4U  
— 高斯激光束 ?t LJe  
 组件 ~WS;)Q0|  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 3q*y~5&I  
— 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 Y6(I %hE`  
 探测器 ;F)gr  
— 视觉感知的仿真 8= jl]q$<  
— 高帽，转换效率，信噪比 YyR)2j1O  
 建模/设计  Lb# e  
— 场追迹： l#8SlRji  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 11Kbj`sRZ  
n[zP}YRr  
2. 系统说明 Fv n:V\eb  
9Vp|a&Ana  
/rsr|`#  
)9sRDNr  
3. 建模&设计结果 ~GL"s6C$`;  
PZn[Yb:  
不同真实傅里叶透镜的结果： ?`+46U%  
np|3 os  
:[#g_*G@p  
\79KU  
4. 总结 2#z6=M~A  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 t#s?:  
q'kZ3G   
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 K/;FP'.  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ]d#Lfgo  
_akC^hT  
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。 e|:#Y^  
vywd&7gK  
应用示例详细内容 # 4E@y<l$  
Z5aU7  
系统参数 -uZ bVd  
(P;z* "q  
1. 该应用实例的内容 G{*m] 0Q  
+hdD*}qauC  

et|P5%G  
` aTkIo:ms  
Jd_w:H.  
2. 仿真任务 5>.)7D%  
K5U=%z  
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。 uPk`9c52%  
5Z{h!}Y  
3. 参数：准直输入光源 /E'cy  
HA%%WSuf  
y=y=W5#;77  
tjZ.p.IlG  
4. 参数：SLM透射函数 (uG.s%I  
%1ofu,%  
=w HU*mK  
5. 由理想系统到实际系统 [KXxn>n  
,<$6-3sC-  
JlAUie8  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 %FnaS u  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 j.MpQ^eJ7  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 <b!ieK?\F3  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 K @3 yS8F  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 2 g"_
*[  
}5
gAxR,  
8[LwG&  
Z5juyzj  
,)mqd2)+"  
应用示例详细内容 yoTbIQ  
BcaMeb-Z  
仿真&结果 }IvJIr  
gd'#K~?  
1. VirtualLab中SLM的仿真 Zd@'
s.,J  
p2}$S@GD  
 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)。 J<x?bIetj  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 -o\$.Q3  
 为优化计算加入一个旋转平面 grEmp9Q ?  
4fBgmL  
UJG)-x  
xZjl_bJ  
2. 参数：双凸球面透镜 %]%.{W\j3  
sZFIQ)b9  
p D!IB`cA4  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 %C=^ h1t%  
 由于对称形状，前后焦距一致。 K7}EL|Kx  
 参数是对应波长532nm。 KNU/Kc#  
 透镜材料N-BK7。 24{!j[,q@  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 V-a/%
_D  
.{D[!Dp#h  
@`2<^-r\  
q[{q3-W  
S/-[OA>N  
DZ~w8v7V  
3. 结果：双凸球面透镜 B]dHMLzl  
8[(eV.  
\FN"0P(G  
 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。 m`C(y$8fU  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 jLC,<V*  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ~k+"!'1  
1 GUF,A+_O  
.>>@q!!s!  
?RGL0`Lg  
b?7?iV4  
4. 参数：优化球面透镜 fI}Z`*  
aNb=gjLpt  
Ixm<wKwW#  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 LFy5tX#  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 }Q_IqI[7  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 CYrVP%xRA  
 透镜材料同样为N-BK7。 ghd~p@4  
h4H~;Wl0  
eKn&`\j6  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 #C,M8~Q7  
)hj77~{+  
I z~#G6]M  
e8gJ }8Fj  
5. 结果：优化的球面透镜 gT-'#K2qT  
@uz&]~+`  
T[>h6d  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 JC`|GaUy  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 WwbExn<  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 @B5@3zYs  
`kIzT!HX  
yXS ~PG  
.:Bjs*
 
6. 参数：非球面透镜 Zoj.F  
{g\Yy(r  
C
yO2Z  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 '{XDhK  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 gbwKT`N*  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 4IG=mG)  
@/H1}pM~  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Xtbuy/8"1  
84)$ CA+NX  
{%. _cR2  
\c>9f"jS_  
zkn K2e,$  
7. 结果：非球面透镜 s4P8PDhz  
X}p#9^%N  
Xhtc0\0"(  
 生成期望的高帽光束形状。 %]nYv#K  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 kW\=Z1\#  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 epj]n=/}[  
[VIdw92  
meu\jg  
QE84l  
*XS@Ku   
8. 总结 -(~Tu>KaH  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 VYTdK"%  
LW?] ~|  
 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=}l=o!G.  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 znhe]&Fw  
[Ua4{3#  
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。 u$[ '}z0:  
"UKX~}8T
 
扩展阅读 }Xyu"P  
|TF,Aj  
扩展阅读 6:>4}WOP  
 开始视频 r!V#@Md  
-     光路图介绍 l@Ma{*s6=5  
 该应用示例相关文件： ,,mkB6;  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 R"e~0WO  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 _o~<f)E[9