[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) 0k'e:AjP  
应用示例简述 &E40* (C  
1. 系统细节 6sE{{,
OGB  
 光源 aj"M>zd*}  
— 高斯激光束 RiTa \  
 组件 =Me5ftw  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 J8"[6vId~  
— 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 qBQ`~4s  
 探测器 tBm_YP[  
— 视觉感知的仿真 NO0"*c;  
— 高帽，转换效率，信噪比 Z{ u a=0  
 建模/设计 tU^kQR!  
— 场追迹： M#4QQ} F.  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 (__yh^h:m  
$rhgzpZ!X_  
2. 系统说明 u- o--q  
I0'[!kBF|  
[ G e=kFB  
Bcjx>#3?L  
3. 建模&设计结果 78Aa|AJU  
I"t(%2*q  
不同真实傅里叶透镜的结果： U^.4Hy&D  
'r@:Cz3e*I  
qA:#iJ8w  
Ic{F*nnM  
4. 总结 X<MO7I  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 tdEnk.O  
&I({T`=  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 x%<  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 2iU7 0(H  
e }*0ghKI  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 .,i(2^  
4_D@ST%  
应用示例详细内容 y')RT R{>M  
`Bw9O%]-S  
系统参数 k78Vh$AA6%  
';G1A  
1. 该应用实例的内容 97,rE$bC  
e
*  
3loY qeP  
+xXH2b$wWC  
Z/6qG0feJ  
2. 仿真任务 Y2R\]FrT  
j.i#*tN//  
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。 m,R Dr  
IhiGP {  
3. 参数：准直输入光源 +"ueq  
u0RS)&   
|3{&@7  
fRvAKz|rL  
4. 参数：SLM透射函数 !'f3>W\   
e/8z+H^H  
$ C0TD7=  
5. 由理想系统到实际系统 7$k8%lI;>  
!$g+F(:(c  
}Z`(aDH  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 o:Zd1"Z  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 hKlZi!4J  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 WV"jH9"[  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 _Hd{sd#xX1  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 b}G24{  
Zw] ?.  
%>WbmpIyc  
;U`X 6d  
_J]2~b  
应用示例详细内容 '(#g1H3  
t=R6mjb  
仿真&结果 ^# A.@  
nPkZHIxuD  
1. VirtualLab中SLM的仿真 33~qgK1>  
7@PIM5h  
 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)。 _ jAo:K_Z  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 S='syq>Aok  
 为优化计算加入一个旋转平面 L7mz#CMWf
 
nMoWOP'  
\;]kYO}  
CiL94Nkd9  
2. 参数：双凸球面透镜 ]$M<]w,IJ2  
*o' 4,+=am  

cgj.e  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 M;Wha;%E"  
 由于对称形状，前后焦距一致。 5]jIg<j  
 参数是对应波长532nm。 z}.
D" P+  
 透镜材料N-BK7。 ACjf\4Q  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 b>~RSO*  
2 [!Mx&^  
HXJ9xkrr  
f]d!hz!  
!Zbesp KZ  
.h;Se  
3. 结果：双凸球面透镜 ^GYq#q9Q  
:+,st&(E  
1]\TI7/n  
 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。 =V|Nn0E  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 EX?h0Uy  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 V+w u  
}#=Od e  
16@);Ot  
135vZ:S  
>Wh3MG6  
4. 参数：优化球面透镜 oA~4p(  
dALK0U  
yty`2$O  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 agaq`^[(P  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 Yb=6C3l@  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 Qa
$NBNxKl  
 透镜材料同样为N-BK7。 7aQcP  
u fw cF*  
kb|eQtH  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 NygI67  
(L|}`  
d.pp3D9/  
e`s
w*m5  
5. 结果：优化的球面透镜 ,deUsc  
i
<u9:W  
$o^e:Y, a  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 %yaG,;>U  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 PZ34*q  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 6.Bh3p  
H4skvIl  
*fP(6e#G,  
(^H5EeGV{  
6. 参数：非球面透镜 4uX(_5#j  
) p^  
{Bvm'lq`  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 IT1PPm  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 b~W)S/wF$P  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 /Dw@d,&[  
ogeRYq,g  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 (/fT]6(  
+t>XxYScx  
0VIZ=-e  
Rq
GVp?   
y[:q"BB3  
7. 结果：非球面透镜 Z}[xQ5  
pAg$oe#  
!BRcq~-.  
 生成期望的高帽光束形状。 sA\L7`2H  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ] SK[C" S  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 _[1^
s$  
ycjJbL(.  
S'?fJ.  
hb!
ln7  
Yzd2G,kZ=  
8. 总结 ou;qO 5CT  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 cDO:'-  
~@YQ,\Y  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 @,YlmX}  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 vpa
fru4  
u 6(GM  
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。 va>"#;37  
S*rO0s:  
扩展阅读 3`rIV*&_{  
HZuiVW8  
扩展阅读 Bhx<g&|j  
 开始视频 C.HYS S  
-     光路图介绍 XSl!T/d  
 该应用示例相关文件： /p}{#DLB  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 &<=e_0zT  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 ~B*~'I9b*