[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) ''S*B|:  
应用示例简述 /v"u4Ipj  
1. 系统细节 Tct8NG  
 光源 .|XIF
 
— 高斯激光束 =,&PD(.  
 组件 | Zx  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 @0A7d $J(  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 N%!8I  
 探测器 w!o[pvyR$  
— 视觉感知的仿真 {LfVV5
?  
— 高帽，转换效率，信噪比 )O~LXK=b  
 建模/设计 (y%}].[bB
 
— 场追迹： p@]\N  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 z?`&HU Nf  
z><=F,W  
2. 系统说明 & .VciSq6  
22S4q`j  
o@j]yA.5)  
^c3~CD5H 3  
3. 建模&设计结果 H%NIdgo}  
@sRRcP~  
不同真实傅里叶透镜的结果：
eeb`Ao  
?WE#%W7U  
2iHD$tw  
0FmYM@Wc  
4. 总结 O\;Z4qn2=  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 U8L%=/N>B  
hI*gw3V  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 PP
O*&=!]  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 f<WP<!N%  
j:K>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。 c'nEbelE  
-b+VzVJZ  
应用示例详细内容 ,K=\Y9l3  
~pA_E!3W  
系统参数 r'xZF~}k"~  
Rhh5r0 \5  
1. 该应用实例的内容 f tW-  
SskvxH+7  
i356m9j  
{/`iZzPg  
Jm&7&si7  
2. 仿真任务 (c;F%m|  
KdIX`  
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。 N"SFVc_2  
$5kb3x<W  
3. 参数：准直输入光源 y}5V3)P  
0dxEV]  
Q qGf*  
S]&f+g}&w  
4. 参数：SLM透射函数 o))z8n?b  
8qGK"%{ ~  
tE3#Uq  
5. 由理想系统到实际系统 %+gYZv-  
,:POo^!/fT  
xl [3*K   
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ~< %%n'xmm  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 Nn<TPT[,  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 A+P9M \u.  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 _'DT)%K  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 .l?sYe64S  
J%ng8v5ex  
-xs@rV`  
{I'8+~|pZL  
,aOi:aaZRT  
应用示例详细内容 "ee:Z_Sz  
zOJ4I^^  
仿真&结果 &Omo\Oq&W>  
3cfJ(%'X  
1. VirtualLab中SLM的仿真 PyQt8Qlz  
xgoG>~F  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 "B`k  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 `{w.OK  
 为优化计算加入一个旋转平面 -P
XRd)~  
FYPv:k  
n;&08M5an}  
vbEAd)*S  
2. 参数：双凸球面透镜 }j<:hDQP  
8~*<s5H  
u5D@,wSNz  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 dH:z_$Mg  
 由于对称形状，前后焦距一致。 ptJ58U$Bb  
 参数是对应波长532nm。 S -$ L2N  
 透镜材料N-BK7。 o/0cd  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 <12ia"}  
A^lJlr:_`  
9C&Xs nk  
|v,%!ps  
Ff6l"A5  
}!_x\eq^  
3. 结果：双凸球面透镜 r{NC
I  
Hq<Sg4nz  
F}9!k LR  
 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。 BK>3rjXi>a  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 Z;M}.'BE  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 TCShS}q;%  
HUR
rk~[  
/QuuBtp  
VF#2I%R*  
F)fCj^zL  
4. 参数：优化球面透镜 O7<--  
z!`aJE/  
vh+ ' W  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 {#?$p i[  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 Iv,Ub_Ll9  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 R=Qa54  
 透镜材料同样为N-BK7。 ;B Lw?kf  
Nf@-i`  
* AsILK0  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Eo h4#fZ\N  
)|52B;yZx  
w4:|Z@I  
wY$'KmNW  
5. 结果：优化的球面透镜 r.-U=ql  
:A
2{  
Oe#*-  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 j%w}hGW%,  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 =yT3#A~<G  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 ^wnlZ09J  
AQ}(v,DOb  
gc5u@(P"  
p~v rr 5  
6. 参数：非球面透镜
|A .U~P):  
WA'4y\N  
#:q$sKQ_$  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 u/s,#  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 `5SLo=~  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ,=Q;@Z4 vJ  
.( )rby  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 mZ%"""X\Ei  
%R?B=W7;Q  
x6n
(BMr  
nky%Eb[\  
XIep3l*  
7. 结果：非球面透镜 kdq<)>"  
/5**2Kgv1  
 AqqD!  
 生成期望的高帽光束形状。 <^+x}KV I  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 w
(,K  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 UrC>n  
/Jcf
AY  
6H]rO3[8  
2`Dqu"TWh  
U{`Q_Uw@$:  
8. 总结 m2{DLw".  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 v0aV>-v  
l_q=@y  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 *A^`[_y  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 :m&cm%W]ts  
v47S9Vm+  
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。 B@+&?%ub:  
|>'.(
 
扩展阅读 (GCeD-  
W{El^')F  
扩展阅读 _ArN
[]Z  
 开始视频 Y5/SbQYf1  
-     光路图介绍 mJ #|~I*Z-  
 该应用示例相关文件：  S6d&w6  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 1H-d<G0)  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 t| cL!