[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) 0^m`jD  
应用示例简述  
T1\@4x  
1. 系统细节 /7CV7=^d,  
 光源 s$wIL//=  
— 高斯激光束 LZI[5tA"  
 组件 579<[[6~d2  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 S11ME  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 ]=Dzr<*v  
 探测器 ;xQNa}"V  
— 视觉感知的仿真 6g-Q  
— 高帽，转换效率，信噪比 "2=v:\~=  
 建模/设计 crbph.0  
— 场追迹： R8%%EEB  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 *Tum(wWZ  
xh:A*Z
I=7  
2. 系统说明 *w`_(Xf  
?_t_rF(?6  
gski:C   
Ow50M;E  
3. 建模&设计结果 s`2q(`}  
7SJbrOL4Q-  
不同真实傅里叶透镜的结果： 5kik+  
H#/Hs#  
@:Emmzucv|  
AaLbJYuKd  
4. 总结 Gq]/6igzX  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 {HtW`r1)Tt  
^jE8 "G*  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 nt_FqUJ  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 @+7CfvM  
JLak>MS  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 MG,)|XpyWJ  
&Lbh?C  
应用示例详细内容  Pm"nwm  
+Kp8X53  
系统参数 #Q"04'g  
AfpC >>=@  
1. 该应用实例的内容 S.; ahce  
CI1K:K AM  
TDX~?>P  
? =I']$MH  
uN=f(-"  
2. 仿真任务 Vy6~O|68=  
~U4Cf >  
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。 jdkqJ4&i  
b%].D(qBy  
3. 参数：准直输入光源 bPIo9clq  
0j2mTF(C  
KMx '(  
`{NbMc\ ]  
4. 参数：SLM透射函数 q ,+29  
'vV+Wu#[  
3G'cDemc  
5. 由理想系统到实际系统 -EE}HUP)  
)<$<9!L4x  
w~3z);  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 r::0\{{r"p  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 Z`#XB2,  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 o7^0Lo5Z?  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 )6%a9&~H  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 *;l[|  
B>[myx  
%~M#3Ywa  
(C.aQ)|T  
qC3PKlhv6  
应用示例详细内容 1@9M[_<n5  
4%4Yqx )  
仿真&结果 ?J-D6;  
YxGqQO36  
1. VirtualLab中SLM的仿真 S4rm K&  
!%B-y9\  
 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)。 Ua4P@#cU  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 P.jy7:dB,  
 为优化计算加入一个旋转平面 $j\jT  
bP,K
a  
"rVM23@ tq  
~qXwQ@  
2. 参数：双凸球面透镜 V{~~8b1E  
c=^69>w  
uJ8FzS>[V  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 /O`R9+;  
 由于对称形状，前后焦距一致。 r%>EiHpCU  
 参数是对应波长532nm。 lTVz'ys  
 透镜材料N-BK7。 0_,un^  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 D |fo:Xp,  
b<[]z,  
Kzy9i/bL  
Z_7TD)  
1lJ^$U  
a&dP@)  
3. 结果：双凸球面透镜 Yv2L0bUo:  
E^m)&.+'M  
:9(w~bB9$  
 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。  A7eYKo q  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 Zu>CR_C  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 \jS^+Xf?^  
K6
@ %@v  
wo$ F_!3u  
Ik@MIxLK  
ju4wU;Nu  
4. 参数：优化球面透镜 ~q}]/0-m  
'*t<g@2$  
5d}bl{  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 Tz7R:S.  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 A5O;C
 
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 E~8J<gE  
 透镜材料同样为N-BK7。 C\|HN=2eh  
$. sTb  
 q ^Gj IP  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 5"+;}E|q  
qSaCl6[Do  
#jg3Ku;Y  
SL<EZn0F9  
5. 结果：优化的球面透镜 :z$+leNH\  
gV'=uz v  
cO-^#di  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 5rJ7CfVq  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 lvUWs  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 '47E8PIJ|  
`|:` yl  
9v7}[`^  
5)gC<  
6. 参数：非球面透镜 xDmwiVy  
qf%p#+:B3  
@X_)%Y-^O  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 mrlhj8W?!  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 
xB}B1H%  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ^YEMR C  
BqOMg$<\[  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 0EC/l OS  
?jnbm'~S  
hP jL  
Ys
td[  
N$cAX^~  
7. 结果：非球面透镜 nB%[\LtZ
?  
>W'"xK|:  
VQpwHzh  
 生成期望的高帽光束形状。 A&Cs (e  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 gq+#=!(2  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 !:1BuiL  
,*;g+[Bhpl  
(KT+7j0^  
;oRgg'k<  
Kj|\ALI':  
8. 总结 vH]2
t.\  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 "D
ivsq^  
iD:TKB_r  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 5+*CBG}  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Q_|Lv&  
g|)yM^Vqr6  
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。 8jgamG  
nkz^^q`5l7  
扩展阅读 r7*'s  
AJt4I W@  
扩展阅读 4% 2MY\  
 开始视频 Qx77%L4  
-     光路图介绍 hu-6V="^9  
 该应用示例相关文件：
3F9AnS  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 CNyV6
jb  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 ~0
1Fp;L/