空間光調(diào)制器(SLM.0003 v1.0)

應(yīng)用示例簡述

1.系統(tǒng)細節(jié)

?光源

—高斯激光束

?組件

—反射型空間光調(diào)制器組件及后續(xù)的2f系統(tǒng)

—不同的傅里葉透鏡設(shè)計(球面，非球面) 具有不同的性能和像差

?探測器

—視覺感知的仿真

—高帽，轉(zhuǎn)換效率，信噪比

?建模/設(shè)計

—場追跡：

?基于不同性能傅里葉透鏡的SLM光束整形系統(tǒng)的性能評估。

 

2.系統(tǒng)說明

 

3.建模&設(shè)計結(jié)果

 

不同真實傅里葉透鏡的結(jié)果：

 

 

4.總結(jié)

基于采用傅里葉光學的SLM光束整形系統(tǒng)的性能研究。

 

?理想光學系統(tǒng)采用2f系統(tǒng)代替具有透鏡像差的真實透鏡。

?分析由不同球面和非球面的性對高帽光束質(zhì)量的影響。

 

光束整形應(yīng)用需要高性能和低像差的光學系統(tǒng)，如非球面系統(tǒng)。

 

應(yīng)用示例詳細內(nèi)容

 

系統(tǒng)參數(shù)

 

1.該應(yīng)用實例的內(nèi)容

 

 

 

 

2.仿真任務(wù)

 

在之前的案例中，采用了理想的傅里葉光學系統(tǒng)(2f系統(tǒng))。在接下來的工作中，使用真實的透鏡進行替換，該透鏡存在多種光學像差。

 

3.參數(shù)：準直輸入光源

 

 

4.參數(shù)：SLM透射函數(shù)

5.由理想系統(tǒng)到實際系統(tǒng)

? 用真實的傅里葉透鏡代替理想2f系統(tǒng)。

? 因此會產(chǎn)生像差，像差由所用系統(tǒng)的性能決定。

? 對于真實透鏡系統(tǒng)的描述，需要必要的耦合參數(shù)。

? 實際系統(tǒng)可這樣選擇：有效焦距有2f系統(tǒng)相近。

? 表格中的參數(shù)與之前采用的2f系統(tǒng)理想指標一致。

 

應(yīng)用示例詳細內(nèi)容

 

仿真&結(jié)果

 

1.VirtualLab中SLM的仿真

 

?由于可以嵌入組件，VirtualLab可以輕松的實現(xiàn)反射系統(tǒng)(如反射鏡，真實透鏡等)。

?以一個真實的系統(tǒng)(雙凸球面透鏡)作為傅里葉透鏡。

?為優(yōu)化計算加入一個旋轉(zhuǎn)平面

 

 

 

2.參數(shù)：雙凸球面透鏡

?首先，使用一個具有相同曲率半徑的雙凸球面透鏡。

?由于對稱形狀，前后焦距一致。

?參數(shù)是對應(yīng)波長532nm。

?透鏡材料N-BK7。

?有效焦距可通過VirtualLab中的透鏡計算器進行計算。

 

3.結(jié)果：雙凸球面透鏡

?生成的禮帽光束是一個干涉圖案的疊加，干涉圖案的出現(xiàn)時由于像差造成的。

?較低的轉(zhuǎn)換效率(56.8%)和信噪比。

?一個對稱雙凸系統(tǒng)不能提供合適的傳輸性能。

4.參數(shù)：優(yōu)化球面透鏡

?然后，使用一個優(yōu)化后的球面透鏡。

?通過優(yōu)化曲率半徑獲得最小波像差。

?優(yōu)化獲得不同曲率半徑，因此是一個非對稱系統(tǒng)形狀。

?透鏡材料同樣為N-BK7。

 

 

關(guān)于使用VirtualLab進行透鏡優(yōu)化的更多信息參考示例BDS.0003

 

 

5.結(jié)果：優(yōu)化的球面透鏡

?由于球面像差，再次生成一個干涉圖樣。

?轉(zhuǎn)換效率(68.6%)和信噪比一般。

?一個優(yōu)化的球面系統(tǒng)同樣不能提供合適的傳輸性能。

 

6.參數(shù)：非球面透鏡

?第三，從Asphericon中選擇一個非球面透鏡(類型：A25-50LPX)整合到SLM系統(tǒng)。

?非球面透鏡材料同樣為N-BK7。

?該透鏡從VirtualLab的透鏡庫中導入。

 

關(guān)于使用VirtualLab進行透鏡優(yōu)化的更多信息參考示例BDS.0003

 

7.結(jié)果：非球面透鏡

 

?生成期望的高帽光束形狀。

?不僅如此，轉(zhuǎn)換效率(90.8%)和信噪比都非常好。

?非球面透鏡以幾乎零像差將SLM函數(shù)轉(zhuǎn)換成高帽光束。

 

8.總結(jié)

基于采用傅里葉光學的SLM光束整形系統(tǒng)的性能研究。

 

?理想光學系統(tǒng)采用2f系統(tǒng)代替具有透鏡像差的真實透鏡。

?分析由不同球面和非球面的性對高帽光束質(zhì)量的影響。

 

光束整形應(yīng)用需要高性能和低像差的光學系統(tǒng)，如非球面系統(tǒng)。