[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) `?(J(H  
应用示例简述 `hkvxt  
1. 系统细节 w.(WG+  
 光源 d4;$=P  
— 高斯激光束 LkS tU)  
 组件 v7wyQx+Q  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 Sl,DZ!  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 @Xl(A]w%!  
 探测器 K6p\ >J  
— 视觉感知的仿真 yVmp,""a  
— 高帽，转换效率，信噪比 WX?nq'nr  
 建模/设计 1bCE~,tD  
— 场追迹： \EVT*v=}/  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 /-[vC$B"  
}_zN%Tf
~  
2. 系统说明 SefhOh^,V  
>B**fZ~L  
~Dq-q6-@t  
|7c],SHm  
3. 建模&设计结果 yV:8>9wE8  
K9%rr_ja!  
不同真实傅里叶透镜的结果： Yp;Z+!!UZ  
NeY*l  
E0
+L?(;  
*eIX"&ba  
4. 总结 +?U[362>  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 %QEBY>|lI  
 g]?pY  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 $`3yImv+w  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 O|8@cO
 
M> WWP3  
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。 -^m?%_<50l  
|w|c!;,  
应用示例详细内容 it\$Pih]  
`KA==;0  
系统参数 M^:JhX{  
?m]vk|>  
1. 该应用实例的内容 SqPqL<,e  
lz#.f,h  
{im?tZ,  
:k1?
I'q%  
q x)\{By  
2. 仿真任务 /e>%yq<9B  
Q/]~`S  
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。 1*hEbO  
j;`Q82V\  
3. 参数：准直输入光源 |hika`35K  
YXWDbr:JX  
3=uhy|f! /  
yor'"6)i  
4. 参数：SLM透射函数 MQwxQ{  
zb9G&'7  
R
Q8d1US  
5. 由理想系统到实际系统 vlkwWm  
xcW\U^1d  
K{DC{yLu  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ik(YJw'i7E  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 p"%D/-%Gu  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 crb
^TuN  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 A|f6H6UUx  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 )]C]KB  
"ZGP,=?y2  
Li5&^RAo|J  
WBWW7
HK  
no<$=(11i  
应用示例详细内容 B=d<L^  
uG7]s]Wdz;  
仿真&结果 9$HKP9G  
Qa=Y?=Za  
1. VirtualLab中SLM的仿真 k^%=\c  
8S8qj"s  
 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)。 e1W9"&4>G{  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 _rYW|*cIF  
 为优化计算加入一个旋转平面 $}WT"K  
B.G6vx4yp  
-yqgs>R(d  
$XQgat@&]  
2. 参数：双凸球面透镜 O ixqou  
zG_nx3  
O+o)z6(  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 F@Sk=l(  
 由于对称形状，前后焦距一致。 jyIIE7.I"  
 参数是对应波长532nm。 0V<kpC,4  
 透镜材料N-BK7。 .S|7$_9;b  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 
o
C|oh  
A^z{n/DiL  
,VVA^'+  
C+**!uYIB  
KUU{X~w  
l0,VN,$Yl  
3. 结果：双凸球面透镜 9 o,`peH  
vcu@_N1Dc  
I;'{X_9$a  
 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。 &'fER-  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 <w^u^)iLy1  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 9o>D Uc  
%mmV#vwp  
]?(kaNQ"D  
+45SKu=  
GV0@We~  
4. 参数：优化球面透镜 vgy.fP"@  
D-{*3?x  
j#p;XI  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 m)L50ot:/  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ZJ%NZAxy  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 2
|bt"y-5r  
 透镜材料同样为N-BK7。 *90dkJZ.  
l[i4\ CT  
F62 uDyY  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Ni>Ns=n  
nRBS&&V  
a9e0lW:=c  
%}TJr]'F  
5. 结果：优化的球面透镜 a^l)vh{+  
FcM)v"bF&]  
=i vlS  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 (NFrZ0  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 `D%i`"~Lf&  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 129\H< m  
GPLop/6   
D'!JV1Q  
r =x"E$  
6. 参数：非球面透镜 A2gFY}  
< +
*  
WOj}+?/3 R  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 CsZm8oL$  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 &V*MNi,4Z  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 GwF8ze+cH  
)dfhy
 
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Kuh3.1#o  
ZX&e,X~V  
f@;pN=PS  
A<
|9</9z  
dUa>XkPa\2  
7. 结果：非球面透镜 yJ!26  
C0f%~UMwd  
1"CWEL`i  
 生成期望的高帽光束形状。 w98M#GqV  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 6V$ )ym*F  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 nmiJ2edx  
.pPuBJL]<  
3?j:M]fR  
p7> 9 m  
+#wVe  
8. 总结 s~Ivq+ipr;  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 *e [*  
1f+A_k/@  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Z]uc *Ed  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 NB<8M!X/  
v CsE|eMP  
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。 y2+f)Xp_.C  
ggPGKY-b=  
扩展阅读 i45.2,  
S}rEQGGR{  
扩展阅读 TP#Ncqh  
 开始视频 +i}H $.  
-     光路图介绍 M 0}r)@  
 该应用示例相关文件： SM)"vr_  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 IN3-ZNx  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 cr-5t4<jK