[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) " JFx  
应用示例简述 #wK {G)J  
1. 系统细节 Xt^ldW  
 光源 [^$nt  
— 高斯激光束
x:\+{-  
 组件 !?Gt5$f  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 +w[vYKSZm  
— 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 u)Y~+ [Q  
 探测器 +%7v#CY &  
— 视觉感知的仿真 M(KsLu1   
— 高帽，转换效率，信噪比 @)1>ba  
 建模/设计 7n9&@D3:P  
— 场追迹： SE.r 'J0  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 jzI70+E  
Ckd@
|  
2. 系统说明 xHq"1Vs=  
"XlNKBgM  
GPz0qK  
i'OFun+-,  
3. 建模&设计结果 C-E~z{  
c[J?`8  
不同真实傅里叶透镜的结果： GK.^Gd  
pYf57u  
1DgRV7  
g"ha1<y<  
4. 总结 `-W.uOZ0  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 `qnp   
7aRtw:PQn  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 S"'0lS   
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 "BT*9N=|  
O2;FaASF  
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。 ,%"!8T  
/4/'&tY  
应用示例详细内容 H xs'VK*  
]xC#XYE:dy  
系统参数 }A jE- K{  
\~m\pf?  
1. 该应用实例的内容 s|F}Ab
x,^  
E@ J/_l;  
bCMo8Xh  
(rqc_ZU5  
T<yAfnTb`  
2. 仿真任务 ~hD!{([  
x1]J
  
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。 O+x"c3@Z)D  
0DtewN{Z  
3. 参数：准直输入光源 F-AU'o *  
oC ?UGY~xL  
%O
6r   
?M!Mb-C[  
4. 参数：SLM透射函数 ypU-/}Cf,  
>[}lC7 z,  
B@cC'F#G  
5. 由理想系统到实际系统 q9Zp8&<EqH  
f~Y;ZvB  
A0hKzj  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 Ov8^6O  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 <*JFY%y"  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 fg$#ZCi  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 /tm2b<G  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 GuK3EM*_  
`%QXaKO-  
Q^\m@7O :  
L4O.=*P1  
'8J!(+  
应用示例详细内容 $UNC0(4  
:eIi^K z[  
仿真&结果 Hlhd6be  
L0l'4RRm\  
1. VirtualLab中SLM的仿真 Cj%n?-
  
e!W U
 
 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)。 cWtuI(.  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 [Ef6
@  
 为优化计算加入一个旋转平面 rn^cajO^  
[ Y+Ta,  
|L/EH~|
O  
yPrF2@#XZ/  
2. 参数：双凸球面透镜 6VUs:iO1j5  
\?v?%}x  
s\+| ql  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。
(}g4}A@x  
 由于对称形状，前后焦距一致。 BP4xXdG  
 参数是对应波长532nm。 SzP`(}AU  
 透镜材料N-BK7。 pf
Be24q  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 Hf/ZaBn  
|\zzOfaO  
|v:oLgUdH  
}!Y=SP1e  
l~]D|92  
<
Y]e  
3. 结果：双凸球面透镜 ;NOmI+t0w&  
.k:heN2-x  
},n?  
 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。 ?g\emhG  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ;6eBfMhL  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 /#WvC;B  
@(bg#  
aFaioE#h(  
_9g-D9  
hkb&]XWi[  
4. 参数：优化球面透镜 0G31Kou  
NbC
2N)L4  
)I#{\^  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 qnCjNN  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 Fc#Sn2p*  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ?3lAogB  
 透镜材料同样为N-BK7。 !&xci})7a  
Ngj&1Ta&[  
+h@.P B^`~  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 tr5j<O  
Jd^Lnp6?  

HfZ^ED"}  
c]h@<wnv  
5. 结果：优化的球面透镜 |Fz ^(US  
u^G Y7gah  
(\D E1q  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 +OqEe[Wk#  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 g<@Q)p*ow  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 V@g v  
55'  
oYdE s&qq  
$*VZa3B\  
6. 参数：非球面透镜 T/A2Y+@N;  
_p>F43%p  
r<'DS9m  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 )Gavjj&uJ  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 9
dw* ++  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 c<,LE@V  
d<+hQ\BF,  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 N8pV[\f  
?2l`%l5(  
Th$Z9+()  
t7l{^d_L  
Ui!l3_O  
7. 结果：非球面透镜 OLPY<ax  
y=c={Qz@vn  
O2\(:tvw  
 生成期望的高帽光束形状。 F
sm6gE`|n  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 V3#ms0  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 Gbjh|j=  
I 1n,c d[  
)=sbrCl,C/  
' Ut4=@)  
YGC%j  
8. 总结 iMt3h8  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 .b+ix=:  
O^3kP
Vr  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ]iGeqwT  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 E_En"r)y  
`<yQ`Y_X  
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。 gs;^SRE I  
_XT'h;m  
扩展阅读 Bcarx<P-p  
t[J=8rhER  
扩展阅读 En1LGi4#  
 开始视频 b~}$Ch3ymW  
-     光路图介绍 nX 9]dz
 
 该应用示例相关文件： }dop]{RG  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 JLn
v O  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 yw$4Hlj5