[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) F ! )-|n}  
应用示例简述 Xm[Czd]%  
1. 系统细节 yU`:IMz  
 光源 tjb/[RQ  
— 高斯激光束 lIDl1Z@Z  
 组件 6/y*2z;  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ?6:cNdN  
— 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 +Hyk'=.W  
 探测器 FP;":iRL  
— 视觉感知的仿真 .98.G4J>  
— 高帽，转换效率，信噪比 Lpm?#g uR  
 建模/设计 *h,3}\  
— 场追迹： dF2@q@\.+  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 Y. TYc;  
G)+Ff5e0L[  
2. 系统说明 utd:&q|}  
L[]^{ O
 
W'G{K\(/  
%1jdiHTaL  
3. 建模&设计结果 <
P pYl  
OWV/kz5'H  
不同真实傅里叶透镜的结果： Qk7J[4  
QeK{MF  
h3t$>vs2F"  
B "n`|;r5  
4. 总结 &l!$Sw-u;  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 D{svR-~T  
\L#QR  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 9%TT>2#  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 pDhY%w#  
]|BojSL_  
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。 C@)pmSQ  
DrFur(=T  
应用示例详细内容 <%rh/r  
U 1F-~{r  
系统参数 4@))OD^x  
g$gS7!u,  
1. 该应用实例的内容 =jG?v'X  
)BlJ|M  
fn?VNZ`J  
_jDS"  
W2n*bNI  
2. 仿真任务 ULTNhq R*n  
Q%M_   
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。 ;&7,73!  
|=,83,a  
3. 参数：准直输入光源 wEK%T P4  
(7ijt  
Xvq^1Y?  
l<n5gfJ  
4. 参数：SLM透射函数 $"1pws?d  
x~Pvh+O  
xi.IRAZX  
5. 由理想系统到实际系统 p70,\&@3  
~ ;XYwQ"  
l-MxLcz  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 F1\`l{B,\  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 O*ImLR)i+s  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 :F9q>  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 uNg'h/^NZ|  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 Q-jf8A]  
-3\7vpcdN  
k~R{Y~W!!  
(>mi!:  
pIvfmIm  
应用示例详细内容 {Wa~}1`Kl  

L2d:.&5  
仿真&结果 tw-fAMwU  
S$\.4*_H\  
1. VirtualLab中SLM的仿真 *3P3M}3~\  
CQ$::;  
 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)。 ]ZDTn  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 zw,-.fmM#  
 为优化计算加入一个旋转平面 F G3Sk!O6  
@+$cZ3,
 
B%2L1T=  
-E}>h[;qZ  
2. 参数：双凸球面透镜 d&5c_6oW  
8,_ -0_^$  
hR!}u}ECd  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 T0YDfo  
 由于对称形状，前后焦距一致。 UKOFT6|  
 参数是对应波长532nm。 XzW
7eO,A  
 透镜材料N-BK7。 kq>GMUl~@  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 )`mbf|,&t{  
J"5jy$30'$  
^l--zzO8l  
L 43`^;u  
@81-kdTx  
(1rJFl!  
3. 结果：双凸球面透镜 G l_\Vy  
B
>sCP"/uV  
% Oz$_Xe  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 n>br,bQe  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 sw[oQ!f  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 H_Iim[v#  
UlnyTz~  
KUF$
h Er  
o>@=N2n  
PEfE'lGj  
4. 参数：优化球面透镜 R$Zv0a&  
O%fUm0O d  
J`YnT  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 cES;bwQ  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 bo&\3  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 Ica3  
 透镜材料同样为N-BK7。 09G9nu;&{  
r@olC7&  
qx Wgt(Os  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 w~4 z@/^"p  
K?9WY]Ot  
kmmL>fCV"M  
O;UiYrXU  
5. 结果：优化的球面透镜 {cmo^~[L$  
,wEM Jh  
`E{;85bDH  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 -T2~W!  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 s`;0 t YG  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 C5>{Q:.`e'  
m~##q}LZ  
KLG6QBkj  
M`)s>jp@w  
6. 参数：非球面透镜 ;&K3[;a  
mgo'MW\  
|~z8<  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 y=-{Q  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 tceIA8d6  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 W"W@WG9X0  
GEhdk]<a7  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 issT{&T  
C]yvK}  
2~#ZO?jE6  
se~ *<5  
9+]ZH.(YE  
7. 结果：非球面透镜 :[A?A4l  
NdM}xh  

\#uqD\DE  
 生成期望的高帽光束形状。 R'vdk<  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 QV`X?m  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 (xucZ  
JOA%Y;`<#  
U,oD44  
|hu"5*  
j'G"ZPw1  
8. 总结 &z./4X  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 +#|'|}j  
on]\J  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 &Tf=~6  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 L@C >-F|p  
@).WIs  
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。 ?whRlh  
Nb#H@zm  
扩展阅读 Zr
mnQ  
#nU@hOfg  
扩展阅读 SlH7-"Ag  
 开始视频 u+%)JhIp  
-     光路图介绍 5"76R Gw=  
 该应用示例相关文件： c28oLT1|D  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 X
 !&"&n  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 )OARO