[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) @Q$/eL  
应用示例简述 r7Q:l ?F2  
1. 系统细节 @R'g@+{I  
 光源
j^aQ>(t(9  
— 高斯激光束 U>L=.\\|  
 组件 VJ6>3  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 9a
F..  
— 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 s!j(nUd/  
 探测器 ~7ATt8T  
— 视觉感知的仿真 /SPAJHh  
— 高帽，转换效率，信噪比 \[IdR^<YM  
 建模/设计 .kB3jfw0,  
— 场追迹： 0'\FrG  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 Wy^[
4|6  
9s\i
(/RxW  
2. 系统说明 p+`*~6Jj/  
8)-t91hkL  
G7/?hky 0.  
"
#\bQf}  
3. 建模&设计结果 G"U>fwFuK  
3Q*RR"3  
不同真实傅里叶透镜的结果： O&?CoA?  
D25gg  
WkDn  
GhgvRR$  
4. 总结 RZV1:hNN  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 4M0
v1`k  
G7_"^r%c9;  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 [#Nx>RY  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ,$6MM6W;-F  
*v:,rh  
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。 P2 K>|r  
zFdz]z3  
应用示例详细内容 ,],JI|Rl8c  
u'~b<@wHB  
系统参数 @8<uAu%  
-4^@)~Y  
1. 该应用实例的内容 VI|DMx   
' ! UF&  
#`vGg9  
+{Jf]"KD  
oVEr{K)  
2. 仿真任务 %\{?(baOA  
!iitx U  
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。 U70@}5!  
rCSG@D.  
3. 参数：准直输入光源 bhm~Ii
 
,Y\4xg*`  
3Ibt'$dK  
xwH|ryfs,Z  
4. 参数：SLM透射函数 B> "r-O  
E-U;8cOMv  
dW^_tzfF7  
5. 由理想系统到实际系统 !DX/^b  
U*R~w5W.[  
fkv{
\zN  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 Lq $4.l[j  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 Znl>*e/|  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 SE}RP3dF!  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 DHumBnQ  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 ^SSOh#  
k89gJ5B$  
p4t!T=o/  
hzPB~obC  
%]sEt{  
应用示例详细内容 V
F!kr1n!  
Lc:SqF  
仿真&结果 %qjyk=z+Z  
$:gSc&mx  
1. VirtualLab中SLM的仿真 pffw5Tc  
5wFS.!xD  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 6$vh qg}f  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 z.9FDQLp  
 为优化计算加入一个旋转平面 \PMKmJX0O  
]Y: W[p  
g@6X|W5,J  
rPGE-d3  
2. 参数：双凸球面透镜 y:[VRLo  
+i_f.Ipp  
L+ETMk0  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 UE`4$^qs  
 由于对称形状，前后焦距一致。 l0_E9qh-i  
 参数是对应波长532nm。 @61N[  
 透镜材料N-BK7。 aj'8;E+  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 &Cpxo9-  
[[r3fEr$!p  
|9"^s x  
yb.|7U?/x  
D*r Zaqy  
[BR}4(7  
3. 结果：双凸球面透镜 79B`w #  
GxBPEIim  
)E~\H+FP6  
 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。 : )"jh`  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 V45Udwp^  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 . N} }cJq  
M^Ay,jK!  
^]!1'xg  
K2o0L5Lke  
3k[<4-  
4. 参数：优化球面透镜 "KE38`NL  
)I-?zyL  
I 3,e)Z  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 )qP{X,Uf  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 B';>Hk  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 \C2P{q/m  
 透镜材料同样为N-BK7。 eh7r'DmAR  
="[](X^ l  
KY34 'Di  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 nC{rs+P
 
+X(^Q@  
=2)$|KC  
z.Kq}r^  
5. 结果：优化的球面透镜 >rS<!e%  
0uJzff!|  
(?3\.tQ}}  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 +C;#Qf  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 }'0Xz9/ l  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 ~Q9)Q  
XoiYtx53  
$AhX@|?z  
7^TXlWn^G  
6. 参数：非球面透镜 2bxMIr  
A;`U{7IST  
WHLK
f  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 Y[
]+C8"O  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 -2ij;pkIW$  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 x,G6`|Hl  
7-g4S]r<  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 w:xKgng=L  
0HuRFl  
RGuHXf  
Zt0%E<C{  
"t&k{\$\  
7. 结果：非球面透镜 K0H!Ds9  
i
T9Ex9RL  
EI+/%.,  
 生成期望的高帽光束形状。 F1*rUsRKN  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 m`q>_*  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ;/3/R/^g  
+ENW=N  
=\7p
0cq&*  
TZyQOjUu  
JJ=is}S|  
8. 总结 vK7,O%!S  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 LVl0:!>~  
yzR=:0J  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Hf!4(\yN  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 '#::ba[9w  
D\*_ulc
]  
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。 6="&K_Q7  

+p<R'/  
扩展阅读 HMd)64(  
<7] Y\{+  
扩展阅读 !TZ/PqcE  
 开始视频 wO)KQ~yX  
-     光路图介绍 (jFE{M$-  
 该应用示例相关文件： ^Es)?>eah  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 BQ0PV  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 z9O/MHT[w