[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) !6'N-b1  
应用示例简述 t|>zke!'  
1. 系统细节 ^7spXfSAd  
 光源 <3{MS],<<  
— 高斯激光束 jXE:aWQht  
 组件 T06(Q[)  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 3@I0j/1#k1  
— 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 $o?U=  
 探测器 z
)^|.  
— 视觉感知的仿真 HJAiQ[m5s  
— 高帽，转换效率，信噪比 PK2;Ywk`  
 建模/设计 fQa*>**j;  
— 场追迹： WT ;2aS:  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 '|SO7}`;Q  
+Umsr  
2. 系统说明 nXRa_M(z8  
=8T!ldVxES  
mF;mJq<d  
9Y,JYc#  
3. 建模&设计结果 RJWO h  
N@c GjpQ  
不同真实傅里叶透镜的结果： 4[$:KGh3  
M(I%y0  
l)[|wPf
 
]#
]Z]9w  
4. 总结 !Ap5Uwd  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ^y/Es2A#t  
%1Q:{m  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 h~k<"  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 src9EeiV  
!l $d^y345  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 :'DyZy2Fd  
= J;I5:J  
应用示例详细内容 s=n4'`y1  
s-"KABE
E  
系统参数 d%8n  
-O *_+8f  
1. 该应用实例的内容 uB I/3aQ  
7~XC_Yc1  
2o?j{K  
|eu8;~A  
fY00  
2. 仿真任务 +\T8`iCFB  
|_TiF;^  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 {cs>Sy 4  
5b}w  
3. 参数：准直输入光源 S oeoUI]m  
.2E/(VM  
n|{K_! f  
Fe0M2%e;|  
4. 参数：SLM透射函数 F$as#.7FF  
D m0)%#  
:|W=2(>  
5. 由理想系统到实际系统 nc;eNB  
,m#  
B5z'Tq1  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 t.9s49P  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 +|LM"  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 '.bf88D  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 s:tX3X  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 wo0j/4o  
EQ$k^Y8
"  
c*ueI5i  
zQyI4RHG[  
v])ew|  
应用示例详细内容 =5\*Zh1  
 cHvm
 
仿真&结果 @ual+=L  
kGV:=h  
1. VirtualLab中SLM的仿真 ?62Im^1/  
!.6n=r8d  
 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)。 QJ XP-  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 j,j|'7J%  
 为优化计算加入一个旋转平面 a.V5fl0?I@  
,\6Vb*G|E>  
t<UJR*R=L  
M^Sa{S*?  
2. 参数：双凸球面透镜 R/oi6EKv  
s0iG|vw  
M(a%Qk?]/  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 'f<N7%eZ  
 由于对称形状，前后焦距一致。 vxmX5.  
 参数是对应波长532nm。 J%CCUl2  
 透镜材料N-BK7。 Og1-LP|X  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 8ao-]QoMZ  
5_;-Qw  
6M >@DRZ'|  
&[[r|  
9rMO=  
+*8su5:[&@  
3. 结果：双凸球面透镜 wyy 1M+  
*a Z1 4  
Rn?JMM]  
 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。 JdS,s5Z>  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 i% 1UUI(W  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 w^0hVrws=,  
(u&x.J  
lEHx/#qt9  

Z<;W*6J  
"J"=<_?  
4. 参数：优化球面透镜 qx k
i  
{'M<dI$  
p3A9<g  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 [OCjYC`  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 qSNCBn '  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 \E?3nQM  
 透镜材料同样为N-BK7。 {5Bj*m5  
8'*x88+  
;5ki$)v"  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 8{ZTHY-  
86{>X5+  
,'0#q  
D"pT?
\kO  
5. 结果：优化的球面透镜 32z4G =l  
8m{e,o2.  
"OenYiz  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 {IgH0+z  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 8JY0]G6  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 JN/=x2n.  
-~]H5er`  
#uU(G\^T  
X<,QSTP  
6. 参数：非球面透镜 7Y8~")f  
f]i"tqoI  
-yf8  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 I,h
w0e  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 dcY(1p)  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 Z+v,o1  
4H6Fq*W{k
 
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 cTq@"v di  
,1{qZ(l1  
Q` &#u#  
4;AF\De  
J3mLjYy  
7. 结果：非球面透镜 1O`V_d)  
><}nZ7  
HFFG4'  
 生成期望的高帽光束形状。 7GO9z<m)  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ;y,g%uqE  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 bJIYe ld  
~pZ0B#K J  
,,uhEoH  
qj;i03 +@  
WJD2(el  
8. 总结 YIRe__7-NU  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 T#qf&Q Z  
He=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。 K? o p3}f?  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ee? d?:L  
ZR\N~.  
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。 EsKgS\`RZ  
zd[k|lj  
扩展阅读 7y=O!?*  
^y@ W\  
扩展阅读 R0qZxoo  
 开始视频 ?xqS#^Z  
-     光路图介绍 `o{ Z;-OF  
 该应用示例相关文件： u:APGR^  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 $Y7VA  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 OdFF)-K>~