[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) !#,-  
应用示例简述 &.cGj@1!J  
1. 系统细节 38x[Ad4%  
 光源 pz*/4  
— 高斯激光束 N3XVT{yo  
 组件 dvg;  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 mr{k>Un\  
— 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 ;w>3,ub(0  
 探测器 hQg,#r(JE4  
— 视觉感知的仿真 ~cO?S2!W  
— 高帽，转换效率，信噪比 ])Q9=?Sd}  
 建模/设计 OEy:#9<'  
— 场追迹： )[y!m9Vn  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 wS F!Xx0  
uZqu xu.  
2. 系统说明 E i\J
9zt  
%9~kA5Qj  
TRr4`y%  
FT3,k&i  
3. 建模&设计结果 #"=yQZ6Y  
OUBgBr  
不同真实傅里叶透镜的结果： y]QQvCJr3d  
0]:*v?  
F'?5V0\he  
xVHQ[I%  
4. 总结 ?vht~5'  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 +s+PnZ%0V  
O
VQxZ~uQ  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。  |(J ?#
?  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 yO$r'9?,*  
T0*TTB&b  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 y7;XOPm  
J#Ne:Aj_  
应用示例详细内容 ;:-2~z~~  
}Yo15BN+  
系统参数 o3TBRn,  
43}&w.AS  
1. 该应用实例的内容 hZss  
eBSn1n  
WoClT
b>F  
W)$|Hm:H  
*s<dgFA'  
2. 仿真任务 X*>o9J45V  
U47k5s(J  
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。 %b>y  
$:-= >  
3. 参数：准直输入光源 pxCGE[@`  
GH; F3s  
]mD=Br*r~  
 jKb=Zkd  
4. 参数：SLM透射函数 mISuo  
COkLn)+0  
VvMU)  
5. 由理想系统到实际系统 bb O;AiHD  
sxC{\iLY%  
e u=f-HW]  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 E3.W#=o  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。
>ihe|WN  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 UQji7K }  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 m|Q&Lphb8  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 |$|nV^y  
D)/XP  
z5o9\.y({  
/xrq'|r?C  
!Pi? !  
应用示例详细内容 w_z^5\u0  
'bY|$\I  
仿真&结果 BorfEv} SN  
u7y7  
1. VirtualLab中SLM的仿真 R
=Ly49  
cnUU1Uz>  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 Kj<<&_B.H  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 E*T84Jh6  
 为优化计算加入一个旋转平面 {;z L[AgCg  
ae(]9VW  
@SQ*/sw (c  
GE3U0w6WbK  
2. 参数：双凸球面透镜 cwW~ *90#  
KxTYc  
o}^vREO  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 W!Ct[t  
 由于对称形状，前后焦距一致。 C;:1CK  
 参数是对应波长532nm。 ~3-YxCn%  
 透镜材料N-BK7。 H R!
>g  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 9:Z~}yX  
kV(DnZ#jq  
,LPFb6o  
RVKaqJ0e<  
u%IKM\  
0R^(rE"2#  
3. 结果：双凸球面透镜 r`E1<aCr|  
m{yNnJ3O  
0Eg r Q  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 `_{'?II  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 sFz4^Kn  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ?KuJs9SM  
?28GQyk4  
"?0G^zu  
O>):^$-K%  
uu/7Ie  
4. 参数：优化球面透镜 ;eEtdoy  
E~O>m8hF  
xg5@;p  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 .j<B5/+  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 @/2wmza%2  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 _.8]7f`*Gc  
 透镜材料同样为N-BK7。 PH4bM  
]3# @t:>  
9DAwC:<r  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 4y}a,  
\,#4+&4b  
wm`"yNbD  
F1[[fH  
5. 结果：优化的球面透镜 |/Q."d  
~4X!8b_  
4Jy,IKPp  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 NeZYchR  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 }~,cCtg:o  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 !<^j!'2  
z)y(31K<1  
\
hD bv5  
D~?*Xv]s~  
6. 参数：非球面透镜 "ZB`fNE  
ej53O/hP  
5<8>G?Y  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 1ZW'PXUZ  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 CbaAnm1  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ^ J@i7FOb  
90696v.

 
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 "1TM  
I:)#U[tn0  
eOO*gM=  
`ZV'7|  
L#MxB|fcr  
7. 结果：非球面透镜 g#nsA(_L  
q$*_C kT  
3'uES4+r  
 生成期望的高帽光束形状。 aZ3 #g  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 e7AI&5Eg{  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 m`0{j1K  
6C}Z1lZl  
uXa}<=O  
s/|'1E\F  
ebwoMG,B-  
8. 总结 ! r\ktX  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ]-OkW.8d1  
c`=hK*  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Os]M$c_88  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。  xyCcd=  
-+Ji~;b  
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。 I}3K,w/7mi  
%cjav  
扩展阅读 NGGd6V%'-  
Nxk'!:  
扩展阅读 MNE)<vw>  
 开始视频 ptfADG  
-     光路图介绍 Q*o4zW  
 该应用示例相关文件： Lh$ac-Ct  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 0n^j 50Yq  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 v^E2!X