[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) *^b<CZd9  
应用示例简述 T~(AXwaJ  
1. 系统细节 { WW!P,w  
 光源 e#jkp'  
— 高斯激光束 ($A0umW1%  
 组件 #_}r)q  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 U>jLh57  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 It8m]FN  
 探测器 o\7q!  
— 视觉感知的仿真 M~k2Y$}R  
— 高帽，转换效率，信噪比 bTN0n  
 建模/设计 *dE5yS`H  
— 场追迹： G'qGsKf\  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 6}9`z8  
tfb_K4h6,  
2. 系统说明 voAen&>!  
#>/stU-  
z3X:.%  
_onEXrM  
3. 建模&设计结果 >4N=
P0=  
#O2e[ E-  
不同真实傅里叶透镜的结果： Kgw_c:/'  
%SSBXWP  
q VcZF7  
;$= GrR  
4. 总结 5? rR'0  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 _YM]U`*  
Sx^4Y\\  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 uk)6%  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ka$oUB)iQ  
$NG|z0  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 ahJu+y  
A>dA&'~R  
应用示例详细内容 hi(uL>\  
,\cO>y@  
系统参数 L% cr`<~  
)5(Ko<"  
1. 该应用实例的内容 ~^u#Q\KE"  
+@c-:\K%  
P)$q  
V%c1+h<  
a'pJg<  
2. 仿真任务 \X?GzQkr  
J6VG 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。 ,9:0T LLR  
m{)F9F  
3. 参数：准直输入光源 aAX(M=3  
NgXV|)L  
'Oe}Ja  
(VxWa#P  
4. 参数：SLM透射函数 %wD<\ XRM  
Xw2t
CRzD  
kr
oO~(\  
5. 由理想系统到实际系统 =p lG9  
gqi|k6V/  
\?X'U:  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ,Q5Z<\  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 %`~?w'  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 HYkZMVH{  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 c!{]Z_d\  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 =H\ig%%E@  
u9 yXHf  
34$qV{Y%y  
X!w&ib-  
?\l@k(w4[x  
应用示例详细内容 %HNe"7gk  
*A,
h^  
仿真&结果 F9SkEf]99  
dgIEc]#pH  
1. VirtualLab中SLM的仿真 h 'F
\9t  
pM^r8kIH  
 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)。 re `B fN  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 Yc*Ex-s  
 为优化计算加入一个旋转平面 9Fkzt=(E~  
VZ:LK  
>**7ck  
?5>Ep:{+/  
2. 参数：双凸球面透镜 {'QA0K  
U6pG  
QE.a2 }  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 abVz/R/o  
 由于对称形状，前后焦距一致。 4l6+8/Y  
 参数是对应波长532nm。 
jd&kak
 
 透镜材料N-BK7。 c-2##Pf_8O  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 .-6B6IEI_"  
.\?)O+J!  
"[*W=6m0  
(RL5L=,u  
uH6QK\  
k365.nc  
3. 结果：双凸球面透镜 42Gv]X  
!/6`<eQ `  
jE!W&0  
 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。 lP!`lhc-^  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 B@Ae2_;  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 L0Fhjbc  
jM E==)Y  
<]u~;e57  
M]+FTz  
B^z3u=ll  
4. 参数：优化球面透镜 p&:(D=pIu  
Z?vbe}pUM  
FK$?8Jp  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 s5s'$|h"  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 g]=w_  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 \eD{bD  
 透镜材料同样为N-BK7。 o771q}?&`  
0V5 RZ`.  
gU
oL8~  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 BJM_kKH  
`[.':"~2N  
7h4"5GlO0  
0<{+M`G/  
5. 结果：优化的球面透镜 #8!xIy  
-N')LY  
mgB7l0)b  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 LM*#DLadk  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 v.08,P
{b  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 _$+lyea   
a8#6}`|C?  
*g}(qjl<  
RtrESwtR  
6. 参数：非球面透镜 PKT/U^2X]  
t\hvhcbL  
BPoY32d"_  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 7>g^OE f  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 2BU%4IG  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 J~0_  
(f^K\7HM  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003  xZ*.@Pkr  
?lh `>v  
?mK`W
leh?  
Zd/ACZ[  
!+?,y/*5(  
7. 结果：非球面透镜 7/"g} F}Q  
[dje!5Dc(  
MCOz-8@|Y  
 生成期望的高帽光束形状。 I/ pv0  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 3[Rb
VT  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 %)7HBj(*J  
;:nO5VFOg  
SArSi6vF  
Z:l.{3J$  
RcUKe,  
8. 总结 e}u#:ysj  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ('/5#^%R  
ncEOz1u  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 QU/Q5k  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 F2/-
Wk@  
b(lC7Xm  
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。 >&0)d7Nu8m  
L:HJ:  
扩展阅读 P +U=/$o  
qB`zyd8yu  
扩展阅读 3,@I` M  
 开始视频 >&K1+FSmyJ  
-     光路图介绍 bgW=.s  
 该应用示例相关文件： 4{Vw30DZ  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 %KxL{HY  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 D2$"!7O1H