[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}YB%P_CWs  
应用示例简述 >e"CpbZ'  
1. 系统细节 qV.*sdS>  
 光源 !["WnF{5eC  
— 高斯激光束 <`a!%_LC [  
 组件 c ++tk4  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 +=^10D  
— 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 X5527`?e  
 探测器 W[: n*h  
— 视觉感知的仿真 `(EY/EsY  
— 高帽，转换效率，信噪比 =x9zy]  
 建模/设计 <`b)56v:+  
— 场追迹： SV}I+O_w  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 WeE>4>^  
q
3e%L  
2. 系统说明 `$7j:<c=  
'$PiyM|V  
INE8@}e  
`TOm.YZG  
3. 建模&设计结果 9#iu#?*B  
NI\jGR.  
不同真实傅里叶透镜的结果： Q\Fgc ;.U  
cRK1JxU
 
%<DXM`Y  
kf>oZ*/  
4. 总结 \SS1-UbL  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 } O8
|_d  
CYmwT>P+*4  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 q<yp6Q3^  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ]i)m   
ogH{   
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。 AF>J8V  
YgCJ s;  
应用示例详细内容 mTT1,|  
(2Z-NVU#  
系统参数 DZ |0CB~  
)'KkO$^&  
1. 该应用实例的内容 vX;WxA<  
&p%0cjg"Q  
J1T_wA_  
L]3 V)`}  
#HpF\{{v  
2. 仿真任务 O{uc
h  
H[UV]qO,  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 7,ysixY  
BMkN68q  
3. 参数：准直输入光源 Q\z6/1:9Z  
/qa{*"2Qo  
Tz[ck'k  
EaaQC]/OX5  
4. 参数：SLM透射函数 (B{`In8G>y  
w5w
,jD[  
D]\of#%T  
5. 由理想系统到实际系统 ;fw}<M!6  
(-viP  
xr}3vJ7  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 O%L]*vIr  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ?55t0  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 @&p:J0hbp  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 byoP1F%  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 Jd?N5.  
E1IT>_  
5gYv CW&~  
tBC`(7E}  
vVQwuV  
应用示例详细内容 \9j +ejGf  
2wLnRP`*  
仿真&结果 `Y>'*4a\  
vqO d`_)  
1. VirtualLab中SLM的仿真 BdBwfH%:  
|LhVANz  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 V>D8l @  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ybNo`:8A;  
 为优化计算加入一个旋转平面 .8Eh[yiln  
hOZ:r =%  
3/_rbPr  
Q*4{2oQ  
2. 参数：双凸球面透镜 9U~fc U6  
}C-K0ba7  
E2dl
}S zp  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 JBqL0H  
 由于对称形状，前后焦距一致。 #uTNf78X  
 参数是对应波长532nm。 4z<nJOEh[  
 透镜材料N-BK7。 >
TI/W~M  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 e1cqzhI=nA  
eXKpum~  
B&:9uPRzZ  
6Qtyv  
O2xbHn4  
`1Ui  
3. 结果：双凸球面透镜 NM FgCL  
de7 \~$  
Qa`+-Wu8  
 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。 'q>2WP|UY9  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 X1DE   
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 X~UrAG}_  
XLHi  
^wass_8  
5Z;iK(>IX  
v9k\[E?  
4. 参数：优化球面透镜 S\76`Ot  
t@X{qm:%Z  
:m]KVcF.  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 '=AqC,\#  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 <C1w?d$9I  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 C#qF&n  
 透镜材料同样为N-BK7。 z}BuR*WSY{  
+{~cX]|  
;t~Y>,  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 -HwqR Ys  
rX(Ol,&oP  
Kz~E"
?  
8I8{xt4   
5. 结果：优化的球面透镜 953G
mNZ7  
]hMs:$}  
>O]u4G!  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 *""iX
i[  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 mX2X.ww(4  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 Vp$<@Y  
mX/'Fta  
^O.` P  
V~#8lu7;  
6. 参数：非球面透镜 xWK0p'E0  
Y sDai<  
!L[$t~z  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 y(<+=  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 5Vc
~yMz  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 c( _R xLJ  
5X PoQ^  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 %MCJ%Ph  
L,yq'>*5s  
h e=A%s  
\zh`z/=92  
z? Iu;X  
7. 结果：非球面透镜 P^aNAa  
g#Z7ReMw  
vYybQ&E/  
 生成期望的高帽光束形状。 v}5||s!=  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 !eHQe7_  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 C>Q|"Vf2  
6W<Ig;  
rR4?*90vjj  
.unlr_eA  
!q~f;&rg  
8. 总结 c8N pk<  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 :IO"' b  
~tLvD[n[  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 "r=p/"4D  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 $a|>>?8  
$0cE iq?Hf  
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。 QYj*|p^x  
VtzBYza  
扩展阅读 [{0/'+;9  
wE-y4V e  
扩展阅读 4~AY: ib|  
 开始视频 F0wW3+G  
-     光路图介绍 : sG/  
 该应用示例相关文件： :*vSC:q  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 Rzyaicj^
c  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 SBaTbY0