[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) WM`3QJb  
应用示例简述 #%Bt!#  
1. 系统细节 7tXy3-~biz  
 光源 >STthPO  
— 高斯激光束 `X5!s  
 组件 3nG.ah  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 Sc]K-]1(H  
— 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 2L1y4nnbwo  
 探测器 ns%gb!FBJX  
— 视觉感知的仿真 ;O% H]oN  
— 高帽，转换效率，信噪比 CdF;0A9.3  
 建模/设计 u0Wt"d-=  
— 场追迹： %h@1lsm1+  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 :c~SH/qS  
La )M  
2. 系统说明  Rpgg :  
U@NCN2I  
c 9f"5~  
]B,tCBt  
3. 建模&设计结果 h
40;Q<D  
*sOb I(&  
不同真实傅里叶透镜的结果： {lWVH  
k}v`UiGM  
fr/EkL1Dl  
$KbZ4bB[Bo  
4. 总结 $U*eq[  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 H[u9C:}9b  
)vS0Au^C~  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 e&;e<6l&{  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 i8V\x>9  
a2B71RT~  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 E%bhd4$G  
KMwV;r  
应用示例详细内容 E`oA(x7l  
oj djy#:  
系统参数 QCW4gIp  
9s^$tgH  
1. 该应用实例的内容  9!jPZn  
G`
zNCx.  
M YF ^zheD  
AB'+6QU9k  
M!J7Vj?Ps  
2. 仿真任务 aDdGhB  
rJ Jx8)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。 _li3cXE  
nZbI}kcm  
3. 参数：准直输入光源 &#2&V>pE  
BuV71/Vb{Q  
$Aw@xC^!  
<2U@O` gC  
4. 参数：SLM透射函数 7<xnE]jdq  
RRt(%Wm*  
:cC$1zv@
 
5. 由理想系统到实际系统 309
pl  
PT2;%=f
 
0#8  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 P+j=]Yg  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 0SL{J*S4[#  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 49MEGl;K0\  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 @PvO;]]%  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 :/T\E\Qr  
zL yI|%KH  
XYo,5-  
TN0KS]^A3  
eB5>uKa  
应用示例详细内容 N]+6<  
vUpAW[[  
仿真&结果 m8fj\,X  
]W5*R07
 
1. VirtualLab中SLM的仿真 P4[kW}R  
,0! 2x"Q=  
 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)。 >B{NxL3->  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 E@SFK=`  
 为优化计算加入一个旋转平面 iqDyE*a  
"|8oFf)l@B  
|qw0:c=7!  
z;qDl%AF  
2. 参数：双凸球面透镜 [KK |_  
?),b902C  
4EqThvI{  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 h0PDFMM<  
 由于对称形状，前后焦距一致。 gI^&z  
 参数是对应波长532nm。 -%`~3*L  
 透镜材料N-BK7。 7S{qo&j'  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 D^6*Cwb  
eg;7BZim{  
O@Aazc5K  
!UT'4Fs  
z(\aJW  
*E/Bfp1LIe  
3. 结果：双凸球面透镜 uos8Mav{E  
= 7y-o  
,{0Y:/T'  
 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。 Z Ts*Y,  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 4zMvHe  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 m# {'9 |  
g"P%sA/E+  
sq'm)g  
MRLiiIrq,5  
cI2Ps3~"Q  
4. 参数：优化球面透镜 U<j5s\Y,  
G8M~}I/)  
w5m/[Z  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 cu/"=]D  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 DsHF9Mn  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 x4q}xwH  
 透镜材料同样为N-BK7。 P =X]'m_B  
tRoSq;VrS  
d {!P c<  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 O=o}uB-*6  
W>pe-  
J>_mDcPo  
$nE{%?n-#  
5. 结果：优化的球面透镜 2b$>1O&2  
9+1{a.JO  
8T3,56>  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 [\ao#f0WR  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。
{"wF;*U.V  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 |=}+%>y_  
]K(a32VCH  
e@h{Ns.1-  
G+c&e:ip<  
6. 参数：非球面透镜 bsQ'kBD  
`LkrG9KV{  
 |#yu  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 ]KFh1  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 CF;Gy L1M  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 x@  =p  
v<1@"9EH  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Z[@ i/. I  
oKn$g[,SJh  
MRpMmu  
1n`[D&?q  
/4r2B.91O  
7. 结果：非球面透镜 \'y]mB~k  
?\\wLZ  
#*A&jo'E  
 生成期望的高帽光束形状。 s\d3u`G  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 IOFXkpKR  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 MXSD8]
je  
$oW=N   
?xaUWD  
)>ff"| X  
<Y)14w%  
8. 总结 ~ikp'5  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 nYtkTP!J6  
phDIUhL$z  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Apu-9|oP  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 $@VJ@JAe  
](oeMl18R  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 IEm?'o:  
:awa  
扩展阅读 <x`yoVPiZg  
Yh]a4l0  
扩展阅读 ^fKKsfIf  
 开始视频 VsA
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x  
-     光路图介绍 :/6:&7s  
 该应用示例相关文件： y6am(ugE  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 9ZOQNN<ex  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 G$zY&