[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) GuV.7&!x  
应用示例简述 O7_u9lz2  
1. 系统细节 Q3$AL@".  
 光源 4[ 7)$  
— 高斯激光束 "0(H! }D  
 组件 QyGTm"9l  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 E26zw9d  
— 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 J\BTrN7  
 探测器 02lI-xHe  
— 视觉感知的仿真 9"=1 O  
— 高帽，转换效率，信噪比 $X9`~Sv _  
 建模/设计 t@`w}o[#  
— 场追迹： R*l#[D5A  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 J m
5).  
NEpom
E(>x  
2. 系统说明 tf VK  
V5MLzW\8  
]>33sb S6  
F.s*^}L[  
3. 建模&设计结果 o~vUqj?BA  
9\_^"5l  
不同真实傅里叶透镜的结果： g/o@,
_  
ZB)`*z>*  
/YP,Wfd%
 
[f^:V:){  
4. 总结 xH\#:DLY  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 [IF5Iv\b  
s\)0f_I  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 s+@+<QE  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 k//l~A9m  
HinPO  
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。 'S_OOzpC  
Z?Cl5o&lb  
应用示例详细内容 b"lzR[X,e  
VO (KQx  
系统参数 y_>l'{w3^  
Ej\Me  
1. 该应用实例的内容 e5g# a}  
vn]e`O>y  
e ej:  
KI@OEy  
X=8CZq4  
2. 仿真任务 9hJlc
  
U?bQBHIC  
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。 kqebU!0-  
-x~4@~  
3. 参数：准直输入光源 eucacXiZ  
[t
KH'}/s=  
P}2i[m.*,  
zS9HR
1  
4. 参数：SLM透射函数 v%ldg833l  
?06+"Z  
ftr8~*]O  
5. 由理想系统到实际系统 CAbeb+
O  
4Bn <L&@/  
Ft<6`C  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 CFLWo1  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ~t>i+{JKE  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 !-cO0c!  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 F}f/cG<X  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 4Y2!q$}I+  
tdCD!rV`{  
q =\3jd  
W~!uSrY  
0r=KY@D  
应用示例详细内容 pie,^-_.g  
L
@|xpq  
仿真&结果 /8Sr(  
7f$ hg8  
1. VirtualLab中SLM的仿真 )YtdU(^J$  
^$!H|  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 ?2q;`Nb  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 %KkMWl&:  
 为优化计算加入一个旋转平面 {:63% j  
tL#]G?0d  
`y^tCJ2u*  
N!{waPbPi  
2. 参数：双凸球面透镜 6T qs6*  
;VS\'#{e  
z#( `H6n:  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 JZUf-0q  
 由于对称形状，前后焦距一致。 _Nx#)(
x  
 参数是对应波长532nm。 ?V{AP&#M$x  
 透镜材料N-BK7。 7 {n>0@_  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 RT~6#Caf  
(6Y.|u]bq  
>jBa  
-~|E(ys  
'QP~uK  
smJ#.I6/L  
3. 结果：双凸球面透镜 < %t$0'  
NbyXi3@v  
Lj,!025  
 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。 s?,\aSsU@  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 x\R%hGt  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 o
l7^T  
pR,eus;8  
 {ch+G~oS  
H6vO}pq)r  
8%,u~ELA  
4. 参数：优化球面透镜 ?O|CY
 
2Sha&Z*CE  
FRR`<do5$,  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 K]Rb~+a<  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 M
,R**z  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 {Rv0@)P$  
 透镜材料同样为N-BK7。 .!^}sp,E  
+FGw)>g8'm  
Q$B\)9`v[  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 LPRvzlY=  
q(nPI  
sq;nUA=  
d,:3;:CR  
5. 结果：优化的球面透镜 r/e} DYL&  
5_yu4{@;y  
rF:l
+I]  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 _enS_R  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 W02t6
DW  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 -h`[w:  
J^xIfV~zt  
Frd`u.I  
8IQqDEY^  
6. 参数：非球面透镜 q Xj]O3 mm  
'0tNo.8K  
1(4}rB3  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 }n;.E&<[  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 DFvj  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 p8bAz  
BHrNDpv  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 }48o{\  
ig}H7U2q@  
rIRkXO)  
g5>c-i  
L8.u7(-#  
7. 结果：非球面透镜 CeD(!1VG  
#P/}'rdt  
qQ^bUpk0  
 生成期望的高帽光束形状。 !`S61~gE  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 [qHtN.  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 CWx_9b zk  
(! "+\KY  
u7G9 eN  
FXO{i:Zo  
nR#'BBlI  
8. 总结 y-R:-K XH=  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 &l;wb.%ijW  
~H\1dCW  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 <HMmsw  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 E7AYK&  
;:4PT~\*  
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。 lDF26<<\`  
&:}}T=@M1  
扩展阅读 A"pV 7 y  
=CGB}qU l0  
扩展阅读 E As1 =  
 开始视频 I?#B_R#  
-     光路图介绍
csCi0'u  
 该应用示例相关文件： ("T8mt[w>  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 H;kk:s'  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 oV,lEXz