[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) (xjoRbU*  
应用示例简述 :e5:\|5*5  
1. 系统细节 -k|g04Q?  
 光源 .YnP%
X=  
— 高斯激光束 7TMDZ*  
 组件 UeutFNp  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 6:SK{RSURC  
— 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 Q>06dO~z8  
 探测器 >llwNT  
— 视觉感知的仿真 S|O%h}AH;  
— 高帽，转换效率，信噪比 ySPlyhGF  
 建模/设计 GgZEg ?@  
— 场追迹： D]LFX/hlH  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 @ ~0G$  
i`ZHjW~`  
2. 系统说明 cP$wI;P  
Q0[CH~  
p4<M|1Z&  
OXa5Jg}=  
3. 建模&设计结果 4F1
.D9u  
3.GdKP.%  
不同真实傅里叶透镜的结果： @[[Cs*-  
LRqw\fKk[  
xC=3|,U  
X=*Yzz}  
4. 总结 )\:lYI}Wpm  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 y5Z<uwXc  
?fqkM  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 k=d%.kg  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 eKU@>5  
Np5/lPb1  
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。 Rd@n?qB  
f"Vm'0r  
应用示例详细内容 ?*MV ^IY  
US*<I2ZLh  
系统参数 f;_K}23  
tSh}0N)  
1. 该应用实例的内容 qKI4p3&E  
,*O{jc`(  
hBYh90]  
X&;]  
}fa%JN %E  
2. 仿真任务 L3hxe]mr  
#u]_7/(</`  
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。 %+j]vP  
;?Y`e  
3. 参数：准直输入光源 n
gH~4HyT  
l#5k8+s  
A$9_aqbj  
;29XvhS8  
4. 参数：SLM透射函数 bCac.x#jo  
*t]&b ;=gE  
aaa#/OWQZ  
5. 由理想系统到实际系统 +%cr?g  
"n2xn%t{  
VdN+~+A:  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。
l7r N  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 g`f6gxc  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 JNA}EY^2I.  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 J1v0 \  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 +h\W~muR  
<=GzK:4L  
@gVyLefS6g  
#t9=qR~"  
q.hc%s2?  
应用示例详细内容 }FdcbNsP  
u
r"e F  
仿真&结果 =~2 Uv>YG  
~ dI&> CL  
1. VirtualLab中SLM的仿真 i6\!7D]  
V2sB[Mw  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 Le$u$ulS  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 1 0Tg> H  
 为优化计算加入一个旋转平面 i!+3uHWu`)  
X-) ]lAP  
D 5wR?O  
)V =K#MCK  
2. 参数：双凸球面透镜 C9;X6  
-L'`d  
Z=5}17kA  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 #*aGzF  
 由于对称形状，前后焦距一致。 (R|FQdH  
 参数是对应波长532nm。 GyXs{*  
 透镜材料N-BK7。 y2hFUq
  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 %JH_Nw.P  
UFY~D"%/  
x%?*]*W  
M$hw(fC|m1  
v]Q_  
{{)[Ap)  
3. 结果：双凸球面透镜 XTXo xZ#w  
t=\[J+  
CR PE?CRQF  
 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。 vz_g2.7l\  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 YKxA2`3v%  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 #1hz=~YO  
byxehJ6[V  
o0+BQ&A)s*  
Y\9*e5?`I3  
D$!p+Q  
4. 参数：优化球面透镜 <|.! Px86  
xgw)`>p,W  
U.sPFt  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 KGLhl;a  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 3&Zx*:  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ?
RAR  
 透镜材料同样为N-BK7。 *RE-K36m|u  
`}Zbfe~  
r@ *A  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 kITmo"$K  
Saq>o.  
U;dt-3?=.h  
>{)#|pWU  
5. 结果：优化的球面透镜 yacGJz^f=  
^dKaa  
UNLNY,P/!)  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 $P9$ ,w4  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 QgM_SY|Rj  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 Wk#-LkI  
V~"d`j  
R6o<p<fTh  
&fhurzzAm  
6. 参数：非球面透镜 r&~iEO|?\  
8VGXw;(Y,d  
-#M~NbI,  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 RKb3=}
*C  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 *(.^$Iq4  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 !fjU?_[S  
BcO2* 3  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 j?)`VLZ  
_rh.z_a7w  
2l4i-;  
CPE F,,\  
a8P6-)W  
7. 结果：非球面透镜 m:<3d]L  
69[k ?')LM  
W/X;|m`  
 生成期望的高帽光束形状。 t[ocp
;Q  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 w:@M|O4`  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 fT~<C {  
qz SI cI  
#e|kA&+8M  
BV:,bS  
5i&V ~G  
8. 总结 KA2B
3\  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ")buDU6_  
n=MYv(Pp}  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 4 V*)0?oYE  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 3`q`W9  
`W S  
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。 DQQjx>CK  
$X]v;B)J|  
扩展阅读 \{mJO>x  
$^ 3 f}IzA  
扩展阅读 haK5Oe/cE  
 开始视频 bG?[":k  
-     光路图介绍 ,gD i)]  
 该应用示例相关文件： 8{e 3  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 0P >dXd)T  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 TC}u[kM