[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) 0VtjVz*C7&  
应用示例简述 #jg-q|nd  
1. 系统细节 8Iw)]}T'  
 光源 _Ffg"xoC  
— 高斯激光束 'QG`^@Z  
 组件 5~?6]=hl  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ,o%by5j"^N  
— 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 qX5>[qf-  
 探测器 .
Iqqjk  
— 视觉感知的仿真 UWC4PWL,>C  
— 高帽，转换效率，信噪比 UTKyPCfj  
 建模/设计 $M,<=.oT  
— 场追迹： lWj*tnnn[  
 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&^8)S@1  
+] ;WN  
2. 系统说明 (LmU\Pe%  
M' z.d  
%'s_=r`  
9X4[Zk  
3. 建模&设计结果 B2Y.1mXq  

By8SRW
s  
不同真实傅里叶透镜的结果： ZBpcC0 z  
1bQO:n):~  
8Lx/ZGy  
,4t6Cq!  
4. 总结 6CHb\k  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Y?J/KW
3  
TU^ZvAO&  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 7Qd$@ m  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 y*+8Z&i.:  
z+Fu{<#(  
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。 :Q=y'<  
EGt 50  
应用示例详细内容 L}rZ1wV6  
HP]5"ziA  
系统参数 -`XS2  
Yft [)id  
1. 该应用实例的内容 I*.nwV<  
_|I8+(~)  
yPtE5"(o  
tW|0_m>{  
B;(U?gC  
2. 仿真任务 M{G}-QK_.  
CdRJ@Lf  
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。  Jk(V ]  
~M^[  
3. 参数：准直输入光源 {f-O~P<Z4  
,b!D8{W"N  
kh.P)h'9  
_LwF:19Il  
4. 参数：SLM透射函数 4RVqfD  
mTtaqo_Bh  
zw15r" R  
5. 由理想系统到实际系统 Vq]ixag2^  
H~s8M  
G8+&fn6  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ;&6 {c  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 o!+%|V8Y  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 p2 1|  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 ,3_Sf?  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 8]`#ax 5  
\OkZ\!<hg  
} uS0N$4  
Og%Y._  
1!.-/  
应用示例详细内容 o-H?q!  
aBReIK o  
仿真&结果  "LB MYZ  
q
}L`8(a  
1. VirtualLab中SLM的仿真 G1jj:]1  
i \
NV<I  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 Ny7*MZ-  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 /Z?o%/bw:  
 为优化计算加入一个旋转平面 j8Z;}Ps  
*h0D,O"0  
M#o.O?.`  
J78.-J5 j0  
2. 参数：双凸球面透镜 1Mp-)-e  
Sk7R;A  
V:y6NfL7i'  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ow9a^|@a  
 由于对称形状，前后焦距一致。 Wrb[\ ?-  
 参数是对应波长532nm。 uc+{<E3,%  
 透镜材料N-BK7。 \78^ O  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 }ZVond$y4  
 cX C[O  
_2G _Io  
%:`v
.AG  
c|.te]!ds  
^,I2@OS  
3. 结果：双凸球面透镜 d*s*AV  
34!.5^T  
WcqR; Nm  
 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。 QG?!XWz  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 RD[P|4eY  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 RBf#5VjOG!  
m0;j1-t  
(K=0c6M3=  
{H[N|\  
;=0mL,  
4. 参数：优化球面透镜 M^oL.'  
L>IP!.J]?  
nm#23@uZ4K  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 _Sd^/jGpU  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。  :'F,l:  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 5@>hjXi"Y  
 透镜材料同样为N-BK7。 Rs"=o>Qu  
{rMf/RAE  
$,by!w'e:l  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 id9QfJ9t  
z9IW&f~~P  
%OgK{h  
w>f.@luO4  
5. 结果：优化的球面透镜 ;&J>a8B$  
I1>f2/$z*  
N}U+K  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 VC/n}7p  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 |MGT8C&^!  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 uQdH():  

nD/B:0'  
eGQ4aQhi  
.B~yI3D`M  
6. 参数：非球面透镜 p35)K5V  
K>.}>)0  
9~Sa7P  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 el5Pe{j'  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 @uyQH c,V  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 :MF`q.:X  
ZVH 9je  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 yT OZa-  
N~/X.D4e#  
Wtu-g**KN  

Td|,3 n  
V z  
7. 结果：非球面透镜 }bw^p.ci  
ru`7iqcz  
bTeuOpp  
 生成期望的高帽光束形状。 geK;r0(f  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 PH%t#a!j3/  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 }\<=B%{  
)2y [#Blo  
6 DQOar>d  
$,Xn@4  
[\Wl~ a l  
8. 总结 qfT9g>EF  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ;C*2Djb*n  
I\1E=6"  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 *<cRQfA1  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 fIpS P@$<  
4S4MQ  
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。 prS%lg>  
=AaF$R  
扩展阅读 }*!L~B!  
g5 *E\T%8  
扩展阅读 4Wz1O$*  
 开始视频 ,s%+vD$O^  
-     光路图介绍 D#'CRJh;7  
 该应用示例相关文件： bl!
pKOY  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 p\_3g!G'  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 _s#J\!F