[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) OJX* :Q  
应用示例简述 _g{*;?mS  
1. 系统细节 `*?8<Vm  
 光源 7,vvL8\NHu  
— 高斯激光束 Wk3R6 V  
 组件 2@!Ou$W  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 !{On_>`,  
— 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 t4HDt\}&k~  
 探测器 IC5[:UZ5]
 
— 视觉感知的仿真
.4I"[$?Q  
— 高帽，转换效率，信噪比 s Yp?V\Y"  
 建模/设计 kl4u]MyL#  
— 场追迹： snU $Na3  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 2Mqac:L  
T2Duz,  
2. 系统说明 UC@&! kM  
T
F0DQP  
gD$bn=  
h5@v:4Jjo~  
3. 建模&设计结果 #f*,mY|>  
{/Mz/|%  
不同真实傅里叶透镜的结果： ds>V|}f[  
J2tD).G  
JQ9JWu%a  
:i{$p00 G  
4. 总结 |q0MM^%"  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Ojea~Y]Sr  
}Z^r<-N  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 M mihWD02  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 .Ioj]r  
*^h$%<QI  
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。 W.nQYH  
Z.!tp  
应用示例详细内容 ry99R|/d1  
Z:TW{:lrI  
系统参数 ZW+[f$X  
WnATgY t  
1. 该应用实例的内容 IdY\_@$ v  
B Q)1)8r  
]t4 9Efw  
u<}PcI.  
zYL</!6a[  
2. 仿真任务 RA5*QW  
I $5*Puy#  
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。 ?/EyfTex  
6Vq]AQx  
3. 参数：准直输入光源 $
U~3$*R  
O-5s}RT  
qa|"kRCO  
fF~3"!1#\I  
4. 参数：SLM透射函数 wF@mHv  
\&|zD"*  
xKol  
5. 由理想系统到实际系统 ?AL;m.X-@  
w_*UFLMSqR  
/.?m9O^ F  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 > `uk2QdC  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 {e>E4(  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 tks3xS  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 mAI<zh&SQ  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 hM":?Rx  
#fF~6wopV  
^5"2s:vP  
k!%[W,*  
<%@S-+D`]  
应用示例详细内容 )ifEgBT  
Oyfc!  
仿真&结果 kX\\t.nH  
]["=K!la:  
1. VirtualLab中SLM的仿真 !!WSGZUR  
2E@ !  
 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)。 gEejLyOag  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 Q%x |  
 为优化计算加入一个旋转平面 <G5d{rKZ  
Z(' iZ'55F  
?<Tt1fpG  
zsQhydTR  
2. 参数：双凸球面透镜 _~^J
RC[q  
ka3(sctZ5  
W~TT`%[  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 2g)W-M  
 由于对称形状，前后焦距一致。 %B;e7 UJ  
 参数是对应波长532nm。 sz5&P )X  
 透镜材料N-BK7。 ~ jR:oN  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 OZHQnvZ  
jz\LI  
3C=|  
/& qN yo  
h4j{44MT  
$m.e}`7SF!  
3. 结果：双凸球面透镜 N*k`'T  
FwdRM)1)  
(TQx3DGq  
 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。 hXvg<Rf  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 $@[`/Uh   
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 Anpx%NVo  
^>g7Kg"0  
J9tQ@3{f  
fgb%SIi?  
i[gq8%  
4. 参数：优化球面透镜 ;au-NY  
rv(Qz|K@  
gC}r$ZB(  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 Y#'?3  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 CB<i  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 CC(At.dd  
 透镜材料同样为N-BK7。 |@}Yady@C  
l7{Xy_66  

)czuJ5  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 8P wobln  
C *\ =Q  
Qx9lcO_  
SnMHk3(\  
5. 结果：优化的球面透镜 rtl|zCst  
H.8f-c-4we  
vm3B>ACJ  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 R7/"ye:7J  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 4X0k1Fw)Y  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 qusX]Tstz  
3NEbCILF  
vgfLI}|5  
tgu}^TfKkg  
6. 参数：非球面透镜 6cCC+*V{  
qOyg&]7  
{x3"/sF  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 DEGEr-  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 67Z.aaXD1  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 *x^W`i   
__}j {Buk  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 F_m[EB  
9=(*#gRd  
 ~ccwu  
]fN\LY6p  
83"Vh$
&  
7. 结果：非球面透镜 F,Ls1  
67/&AiS?  
_m;#+`E  
 生成期望的高帽光束形状。 P4{8pO]B  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 _z:7Dj#  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 d" T">Og)  
3JB?G>\!  
[25[c><:w"  
/8Sg<  
{q9[0-LyJ  
8. 总结 7J~usF>A  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Ap&Bwo 8b  
!/+'O}@-E  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 PZVh)6f"c  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 
z(s
fX}%  
8IErLu}  
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。 BDW%cs  
wS*An
4%G  
扩展阅读 xPFNH`O&  
3I87|5V,Z  
扩展阅读 X.u&4SH  
 开始视频 Te%2(w,B  
-     光路图介绍 M2UF3xD  
 该应用示例相关文件： +R
XKI{0Km  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 Hw 7  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 +!dWQ=W