[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{hz  
应用示例简述 %eE0a4^".  
1. 系统细节 5%_aN_1?ef  
 光源 dwpE(G y6c  
— 高斯激光束 _qxBjB4t"a  
 组件 EED0U?  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 aw923wEi  
— 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 Cqs+ o^q  
 探测器 ~Ydm"G  
— 视觉感知的仿真 :MP*Xy\7&J  
— 高帽，转换效率，信噪比 BXb=NE  
 建模/设计 j|KjQ'9  
— 场追迹： 1KUM!DUD  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 +SB>
>  
[;Y,nSw  
2. 系统说明 8FIk|p|l^  
xZ]QT3U+  
cBD#F$K2  
.6=;{h4cpB  
3. 建模&设计结果 J2Mq1*Vpq  
q$;j
1X^  
不同真实傅里叶透镜的结果： &z]x\4#,  
64L;np>  
5SMV3~*P  
2<T/N  
4. 总结 .OpG2P  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 l
u?:1V-  
I7#^'/  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 SHYbQF2  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 T)I\?hqTB  
xHD$0eq  
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 HR  
SajG67  
应用示例详细内容 |vw],r6  
DDq?4  
系统参数 0j!xv(1  
Bp_8PjQ  
1. 该应用实例的内容 }BUm}.-{u,  
^;9<7h[l  
R.\]JvqO  
'T|EwrS j  
;X N Ahg7  
2. 仿真任务 Ou4 `#7FR  
(;;.[4,y  
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。 y=aWSb2y'  
i-ww@XOQ  
3. 参数：准直输入光源 bzr QQQ  
~"\WV4}`v  
4TTrHs  
D4N(FZ
0~  
4. 参数：SLM透射函数 oj[~H}>  
4H^ACw  
o`Af6C;Q  
5. 由理想系统到实际系统 1cc~UQ  
}[=)sb_  
{b'  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 =CW> ;h]  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ilXKJJda  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 dC;&X g`  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 |@~_&g  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 J(K/z,4h  
4TI`   
RU=
\eD  
X`3_ yeQc  
!C|Z+w9Y  
应用示例详细内容 DgK*>A  
%#o@c  
仿真&结果 VC0Tqk  
?lfyC/  
1. VirtualLab中SLM的仿真 Io"3wL)2  
+_kA&Q(t  
 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)。 +!W:gA  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 A|4om=MO  
 为优化计算加入一个旋转平面 M7T
*J>i  
aOw#]pB|  
;5.<M<PH  
Lyf5Yf([-  
2. 参数：双凸球面透镜 +0)M1!gK  
(7N!Jvg9  
a6gPJF[Jo  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。
7W*a+^   
 由于对称形状，前后焦距一致。 1Jdx#K  
 参数是对应波长532nm。 ~-[!>1!%  
 透镜材料N-BK7。 @/?i|!6  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 P(FlU]q  
"O-X*>?f  
SSCs96  
H2H[DVKv  
10h;N[  
IU5T5p  
3. 结果：双凸球面透镜 0e+#{k  
9-V'U\}L  
,*dLE   
 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#$mil  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 `)5WA{z  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 jl>TZ)4}V  
BgD3P.;[  
a]7g\rg)  
mj
?Gc
  
/g.c(-#]  
4. 参数：优化球面透镜 k7Qs#L  
^"
p. 3Hy  
zwU[!i)  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 ~c<8;,cjYR  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 )XavhS~Ff  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 8AFc=Wx  
 透镜材料同样为N-BK7。 U]gUGD!5x  
ZfX$q\7  
B @QWr;  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ^+CWo@.  
{|hg3R~A  
d5>&, {o7N  
I<CrEL<5}~  
5. 结果：优化的球面透镜 M_Ag*?2I  
WA,D=)GP  
A.("jb@I  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 lct  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 /hu>MZ(\  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 @XolFOL"f"  
+B1&bOb  
` 6*]cn#(  
(E)hEQ@
8  
6. 参数：非球面透镜 =?0v,;F9|  
te2vv]W1  
2b"Dk
Jj'  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 |u?VlRt  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 G 3,v'D5  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 _qf39fM;\  
Sx QA*}N  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 *!$Z5Im  
z2t+1In,  
ih/E,B"  
-W1p=od
 
dt:$:,"   
7. 结果：非球面透镜 r!dWI  
6QY;t:/<  
<fG\J  
 生成期望的高帽光束形状。 X.;VZwT+  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 m!Z<\2OP  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 Lu.+J]Rz  

z8ZQL.z%h  
X>=`l)ZR  
lTqlQ<`V  
1J"9Y81  
8. 总结 M)+pH  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 lP`BKc,  
B8T$<  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 #l4T/`u'9!  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 =?.oH|&\h  
[z2UfHpt~  
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。 z``wqK  
s2G9}i{  
扩展阅读 x+Xd7N1  
8]&:'  
扩展阅读 D?1fY!C:r  
 开始视频 I_v}}h{  
-     光路图介绍 Pn OWQ8=  
 该应用示例相关文件： N7J?S~x  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 $N)G:=M!s  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 (?\+