[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) w:o-klKXY  
应用示例简述 Rq~t4sA:  
1. 系统细节 Q36)7=at  
 光源 +*&cz  
— 高斯激光束  VohhQ  
 组件 g8ES8SM  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 4c~>ci,N?(  
— 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 %;z((3F  
 探测器 ~un%4]U  
— 视觉感知的仿真 `-B+JQmen  
— 高帽，转换效率，信噪比 Y{f7 f'_  
 建模/设计 [O-sVYB  
— 场追迹： d~ng6pA  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 vMSW$Bx ;  
>+cVs:  
2. 系统说明 %'L;FPxB  
'ul\Q`N3  
%up}p/?  
&[?CTZ  
3. 建模&设计结果 rFJ[dz  
H L<s@kEZ  
不同真实傅里叶透镜的结果： _-cK{  
AyE\fY5  
c\cZ]RZ  
v4*rPGv  
4. 总结 )_jSG5k  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 1 [z'G)v  
`GQ{*_-  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 *QE<zt  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Q^eJ4{Ya:  
3$M3Q]z  
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。 9w;?-  
TbE:||r?^  
应用示例详细内容 dc0@Y  
H!IDV}dn  
系统参数 }GHxG9!z  
f1{z~i9@$  
1. 该应用实例的内容 00vBpsZj2;  
Yq'4e[i  
y@vj;3:  
}4c/YP"a'E  
P-z`c\Rt  
2. 仿真任务   &LQ%  
#I\Y=XCY  
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。 A{,n;;  
Z/ bB h  
3. 参数：准直输入光源 "/%89 HMD  
 ;\b@)E}  
Yx?aC!5M  
6p<`h^  
4. 参数：SLM透射函数 W=-|`  
2M6dMvS  
9zKBO* p`  
5. 由理想系统到实际系统 |w)5;uQ&\  
k&s; {|!  
-6EK#!+  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 cqL(^R.  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 `6w#8}  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 d!{7r7ob\  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 del
f ]  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 /
8CY0Ey  
`<vxG4=62\  
9R]](g#  
sB7" 0M  
{7#03k  
应用示例详细内容 ubGs/Vzye  
D\rmaF+  
仿真&结果 `1'5
j "v  
f]_mzF=&  
1. VirtualLab中SLM的仿真 fGu!M9qN4  
IcoowZZ   
 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)。 Gt^d;7x]  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 79ZxqvB\  
 为优化计算加入一个旋转平面 ju{%'D!d9  
H7e /  
wJIB$3OT  
xh'^c^1  
2. 参数：双凸球面透镜 |cTpw1%I~  
__)qw#  
6Y?`=kAp  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 CIQwl 6H9  
 由于对称形状，前后焦距一致。 "3y}F  
 参数是对应波长532nm。 :('I)C  
 透镜材料N-BK7。 L+R>%d s  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 !C`20,U  
V*qY"[  
yh!B!v'  
^ KAG|r9  
!J#.!}3  
Yo'K pdn  
3. 结果：双凸球面透镜 #]zhZW4  
+qE']yzm!  
&z ksRX  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 W78o*z[O  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 dQ6GhS~  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 <IH*\q:7  
/co%:}ln  
)>$^wT  
dpn3 (  
#JS`e_3Rr  
4. 参数：优化球面透镜 Hja^edLj  
!aeNq82  
ysth{[<5F3  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 B/_6Ieb+  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 3kw}CaZ6  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 jZ#UUnR%  
 透镜材料同样为N-BK7。 ?#ihJt,  
$3:X+X  
msG3~@q  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 |8'B/ p=  
~
,Mr0  
/s8/q2:  
-mC:r&Y>[  
5. 结果：优化的球面透镜 K P6PQgc  
<?4cWp|i  
AA.Ys89V  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 w`-$-4i  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 o'^phlX  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 {g@A>  
ITQ9(W Un  
oVEAlBm^v  
-$m@*L  
6. 参数：非球面透镜 ex0oAt^  
D+hB[*7Fs  
,5kvn  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 PC0HH  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 N*':U^/t4J  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 Un\Ubqi0  
i :EO(`  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Ff&R0v  
t.L4%1OF  
Yg|"-  
j`hNZ%a  
#AvEH=:  
7. 结果：非球面透镜 'tut4SwC  
<L2GUX36#
 
*LEu=3lp%>  
 生成期望的高帽光束形状。 1V0sl0i4  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 0QMaM  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ]p\u$VY9  
kMqD iJ  
qkiJHT  
*f?S5.  
[xWEf#', !  
8. 总结 _ Q{T';  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 b.@H1L  
|[DV\23{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。 pOX$4$VR<  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 {9Db9K^  
D|[/>x  
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。 |F
jBKj  
m}rh|x/?  
扩展阅读 Vv2{^!aZ  
L2<+#O#  
扩展阅读 %kJh6J  
 开始视频 TG4^_nRl  
-     光路图介绍 tz"5+uuu  
 该应用示例相关文件： A%P 8c  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 Z~:/#?/  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 "2%y~jrDN