[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) xk/-TXB 0  
应用示例简述 A/:_uqm4  
1. 系统细节 AWMJ/E*T  
 光源 'oY#a9~Z{  
— 高斯激光束 9M($_2,44  
 组件  7FY2a  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 %GY'pQz  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 ))Z>$\<:  
 探测器 '@@!lV  
— 视觉感知的仿真 ,YvOk|@R  
— 高帽，转换效率，信噪比 N>*+Wg$Ne  
 建模/设计 u_+iH$zA
 
— 场追迹： &)+H''J
Y  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 b+:J?MR;}  
/RqWrpzx@  
2. 系统说明 >w7KOVbN3  
ZQf
PDH=  
9)W &yi  
BK=w'1U  
3. 建模&设计结果 .1;U
Eb|T  
)kI**mI}  
不同真实傅里叶透镜的结果： :8oJG8WH  
%c\kLSe  
_h#I}uJ~  
of_y<dd[G  
4. 总结 *@PM,tS;  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 \B84  
YK6'/2!  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 p$|7T31 *  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 @>VVB{1@,]  
>O24#!9XW  
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。 /N_:npbJF  
UsFn!!+  
应用示例详细内容 }]mxKz  
K6-M.I  
系统参数 s^eiymP  
4L8hn4F
 
1. 该应用实例的内容 egG<"e*W}N  
EI 35&7(  
#L+:MA7H  
lD3nz<p  
jci,]*X4  
2. 仿真任务 9>9EZ?4m  
`wtso  
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。 ]nB|8k=J  
A|+QUPD  
3. 参数：准直输入光源 '-RacNY  
RhHm[aN  
-GCo`PR?b  
Su2{nNC>  
4. 参数：SLM透射函数 ;mk[!  
wTa u.Bo  
Yjjh}R#  
5. 由理想系统到实际系统 jO&*E'pk  
]$lt  
z.SC^/\o|  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 "hf |7E_  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 _#:/ ~Jp  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 l^Rb%?4Z  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 y')OmR2h  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 .M^[/!  
s4"OsgP+  
WrGnLE kiV  
BtC*]WB"_'  
qt~=47<d  
应用示例详细内容 jhm??Af  
qy3@> 1G  
仿真&结果 pqfX}x  
Ck Nl;g l  
1. VirtualLab中SLM的仿真 _
2!8,MX  
>SK:b/i  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 ;Nj9,Va(t  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 8XB[CbO  
 为优化计算加入一个旋转平面 ccHf+=  
v.jxG{~.  
?@.v*'qR  
VIT|#  
2. 参数：双凸球面透镜 !=YKfzE  
K] (*l"'U5  
gQ>kDl^$Ls  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ! ;t\lgMl  
 由于对称形状，前后焦距一致。 q#W|fkfx+  
 参数是对应波长532nm。 m$W>~  
 透镜材料N-BK7。  -BSdrP|  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 Cf2
WBX$  
:u14_^  
!5o j~H  
@x}"aJgl  
__g k:a>oQ  
}uZs)UQ|$  
3. 结果：双凸球面透镜 At iUTA  
>[fu&r1  
[k6I#v<&  
 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。 nF,F#V8l  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 SMX]JZmH  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 Y_JQPup  
e7RgA1  
c1yRy|  
<&3P\aM>  
$a M5jH<  
4. 参数：优化球面透镜 6Wu*zY_+  
JLoF!MK}  

<q'l7S  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 4dX{an]Cz  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 /;*_[g5*i  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ,CfslhO{j  
 透镜材料同样为N-BK7。 k QuEG5n.-  
=nhY;pY3u  
,vR?iNd:q[  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 K~TwyB-h  
!D#"+&&G8  
i2,4:M)CV  
cS;3,#$
  
5. 结果：优化的球面透镜 vd%g'fTy9  
v>8C}d^  
SMEl'y  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 0MWW( ;  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 Eomfa:WL  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 } oPO`  
+>Wo:kp3  
s1:Wrz?4  
iW5cEI%tb  
6. 参数：非球面透镜 \}Jznzx;
 
z'YWomfZm  
SqM>xm  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 uJw?5kEbv<  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 vK',!1]y  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 5\+*ml  
Xs0)4U  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 x4MmBVqp  
}[AaI #  
XF!L.'zH  
 /8x';hQ  
2XP }:e  
7. 结果：非球面透镜 m$T5lKn}U?  
fN&,.UB^p  
yw^P
ok5.  
 生成期望的高帽光束形状。 $n\Pw  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 J(7#yg%5  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 Cj-
s  
i,6OMB $  
$}9jv3>)  
Aa
~W,  
I!lDKS,b  
8. 总结 ,!#Am13  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 f3K-X1`]'U  
B=|R?t(*  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 )DgXsT  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Ku(YTXtK  
dGUP|O  
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。 G+zhL6]F
 
EF0v!XW  
扩展阅读 `3;EJDEdbi  
}Fe6L;^;  
扩展阅读 ~; 9HGtg  
 开始视频 TM)INo^  
-     光路图介绍 CMj =4e  
 该应用示例相关文件： ;UQGi}?CD  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 qM\ 2f<)  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 [l}H:%O,