[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) T^T[$26  
应用示例简述 2R=DB`3  
1. 系统细节 /I)yU>o  
 光源 *.\  
— 高斯激光束 '|S%aMLZ)  
 组件 pX&pLaF  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 v-yde>(  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 T.Ryy"%F  
 探测器 IX*
idcxR  
— 视觉感知的仿真 xEf'Bmebk  
— 高帽，转换效率，信噪比 2>
86oP&  
 建模/设计 8<.C3m 6h  
— 场追迹： Cl^\OZN\=  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 G 16!eDMt  
qw@puw@D  
2. 系统说明 p"l3e9&'j  
u:m]CPz  
,hq)1u  
BT)X8>ct  
3. 建模&设计结果 k]5Bykf`Ky  
\e!vj.PU  
不同真实傅里叶透镜的结果： z"+Mrew  
]Ar\c["  
R2(3>`FJ  
9cEv&3  
4. 总结 TjQvAkT  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 uq,
{tV  
<$F\Nk|x  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 nBHnkbKoy  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 A5i:x$ww  
s<9RKfm  
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。 DXa=|T  
*xON W  
应用示例详细内容 v^zu:Z*  
&^}6 9  
系统参数 )//I'V  
&Y 4F!Rb  
1. 该应用实例的内容 _)]+hUwY  
q EP 4  

Eh =~T9  
Y`o+XimX  
RRGWC$>?  
2. 仿真任务 V5GW:QT  
x.3J[=z=>  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 0pJ ":Q/2)  
M
XzVgy  
3. 参数：准直输入光源 TQ`Rk;0R  
VxY+h`4#  
G
7)Fk%>  
/v/C<]   
4. 参数：SLM透射函数 Ya;9]k8,  
jS+AGE?5e  
8me ]JRw  
5. 由理想系统到实际系统 [Z~ 2  
txcf=)@>V  
`ORECg)  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 UK1_0tp]x  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 -s|}Rh?Y  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 )u/H>;L P  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 u`olW%C/T  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 - !>}_AH  
4<cz--g  
{X*^s5{
;H  
 1~l I8  
5*E#*H  
应用示例详细内容 j:,NE(DF  
549jWG  
仿真&结果 +=]!P#  
ZVbl88,(l  
1. VirtualLab中SLM的仿真 NM0tp )h  
OKi\zS  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 cwm_nQKk  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 !^v5-xO?rP  
 为优化计算加入一个旋转平面 ~}!3G  
+8v9flh  
2-"0 ^n{  
0vVV%,v  
2. 参数：双凸球面透镜 O/.Uh`T`6  
?W(6  
%0$qP0|`3I  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 RGn!{=  
 由于对称形状，前后焦距一致。 DhX#E&  
 参数是对应波长532nm。 q~@]W=  
 透镜材料N-BK7。 UjOB98Du  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 $t5V=}m>  
3Wwj p  
[kqYfY?K  
:>aQ~1f>]  
K9vIm4::d$  
#/NS&_Ge0s  
3. 结果：双凸球面透镜 xl"HotsX-x  
D;I6Q1I  

cgb2K$B_"  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 'S[++w?Qq  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 @]qBF]6  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 7@6g<"I  
2DB7+aZ*  
DAwqo.m  
 49d@!  
|A%<Z(  
4. 参数：优化球面透镜 }gkM^*$:%  
Hg9CZMko  
JT9N!CGZ  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 ?=VOD#)  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 pA;-vMpMj  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 v4RlLgdS%  
 透镜材料同样为N-BK7。 hky;CD~$  
ork=`};  
|oub!fG4  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 c*`>9mv  
>HPdzLY?  
QZX~T|Ckv  
Dfd-^N!  
5. 结果：优化的球面透镜 +[J/Zw0{  
g~BoFc.V2~  
Qu<Bu)`  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 aF|d^  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 <xJ/y|{  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 )HD`O~M>  
M7>(hVEAW'  
3x~{QG5Gn  
]#/4Y_d  
6. 参数：非球面透镜 l%Gw_0.?e  
=pA IvU  
<`!PCuR  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 mR8W]'gl.L  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ](eN@Xi&@  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 =`Y.=RL+'n  
q>s-Y|  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 aZKOY  
W$qd/'%  
y fSM  
0F#>CmD  
ds[QwcV9-  
7. 结果：非球面透镜 .Hc(y7HV  
VR!-%H\AW  
O:#+%  
 生成期望的高帽光束形状。 $6F)R|  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 Dml*T(WM>  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 L:M0pk{T  
}j1!j&&  
dbS +  
*?yJkJ"  
.+y>8h3{  
8. 总结 i#X!#vyc  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 \Hqc9&0  
3`HnLD/  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 XYx6V  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 7&O`p(j  
@c'|Iqy`  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 "Lh  
7GZgu$'  
扩展阅读 5FC4@Ms`  
ZyR_6n>L$  
扩展阅读 6AN)vs}  
 开始视频 ^D@b;EyK  
-     光路图介绍 9umGIQHnil  
 该应用示例相关文件： 5j"1z1_&  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 &~B5.sppnB  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 +Ra3bjl