[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) yoV"?W>!  
应用示例简述 V]}/e!XK
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1. 系统细节 `A80""y:M  
 光源 ;BoeE3* 6  
— 高斯激光束 w`1qx;/!  
 组件 N|q:wyS|  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 |6\ ?"#  
— 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 DC*|tHl  
 探测器 vE?qF9I{$0  
— 视觉感知的仿真 >T~{_|N  
— 高帽，转换效率，信噪比
~C=`yj  
 建模/设计 c#9 zw[y-L  
— 场追迹： r3ZY`zf  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 Q}]:lmqH  
r3Z-mJ$:  
2. 系统说明 2ok>z$Y  
{b/60xl?  
@]*z!>1  
nC`#Hm.V%  
3. 建模&设计结果 *goi^Xp
 
R|NmkqTK~(  
不同真实傅里叶透镜的结果： 7"4|`y^#  
iCk34C7  
1aYO:ZPy  
;?inf`t  
4. 总结 scL7PxJ5  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 N!RyncJ  
40%p lNPj  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 */\dH<  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 pSq\3Hp]Q  
KU33P>a"[k  
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。 Q'~;RE%T  
)IZ$R*Y{  
应用示例详细内容 O";r\Z  
=NJb9
S&8A  
系统参数 shn`>=0.&  
.M:,pw"S]  
1. 该应用实例的内容 W,Dr2$V  
:Fj4YP"  
8Yq6I>@!  
8Qu].nKe  
3L>V-RPiM  
2. 仿真任务 S2jo@bp!  
ci3{k"  
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。 `5e#9@/e  
d2X#_(+d  
3. 参数：准直输入光源 wZrdr4j  
(nda!^f_s  
(2qo9j"j/Y  
 mH?^3T  
4. 参数：SLM透射函数 o'Tqqrr  
nsgNIE{>gO  
,st4K;-  
5. 由理想系统到实际系统 zP=J5qOZ8  
vgE5(fJh  
:^iR&`2~  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 OgHWmb  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 yMz@-B  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 ~q|^z[7  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 8CEy#%7]}  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 cW&OVNj  
3v0
)oK  
ZTS*E,U%  
l^0 <a<P  
E) z g,7Y  
应用示例详细内容 QG9 2^  
7CG_UB  
仿真&结果 OZt'ovY  
2N)vEUyDV  
1. VirtualLab中SLM的仿真 R!$j_H  
NpRC3^  
 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)。 3*arW|Xm  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 _'j>xK  
 为优化计算加入一个旋转平面 #lVVSrF,-  
r&ToU
U 5  
t9P` nfY  
$<33E e:a  
2. 参数：双凸球面透镜 HmX(=Y  
.2Rh_ful  
#),QWTl3  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 EKoCm)}d  
 由于对称形状，前后焦距一致。 Jge;/f!i  
 参数是对应波长532nm。 \*_a#4a  
 透镜材料N-BK7。 3rR(>}:[V  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 *4(.=k  
=~HX/]zF  
T_gW't>   
.)W8 U [  
n7{c0;)$  
<w,aS;v6jp  
3. 结果：双凸球面透镜 o}%  
C2`END;  
Y,&)%Eo<  
 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。 H-UMsT=g]  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 '-v~HwC+/T  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ZGp8$Y>r  
D@j `'&G  
}Rt<^oya*  
J\ 3~  
.+M4Pi  
4. 参数：优化球面透镜 j4NS5  
]
.1R~7b  
cxmr|-^  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 %l5J   
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 52%.^/  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 "kN5AeRg  
 透镜材料同样为N-BK7。 8}S|iM  
4z$eT  
khEHMvVH  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 a{)"KAP  
~i(*.Z) \  
_|s{G  
i
-/'F  
5. 结果：优化的球面透镜 L:%h]-  
;>Kxl}+R  
pWQ?pTh  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 5B@&]-'~  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 \GPWC}V\s  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 ;>YJ}:r"\  
61wGIN2,  
{cG&l:-r  
+i K.+B  
6. 参数：非球面透镜 Z?^AX&F  
e+&/Tq'2  
ousoG$Pc  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 b)`<J @&{  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 Ejn19{  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 Lo !kv*  
tF=96u_X  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 _\u'~wWl  
q`qbaX\J3  
uS<&$J
H  
 okfhd{9  
)C <sj  
7. 结果：非球面透镜 ^#_@Kq%th  
3ne=7Mj  
1k;X*r#  
 生成期望的高帽光束形状。 k2O==IG]
6  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ! 5]/2  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 6LUB3;g7  
M<Eg<*  
l$z-'  
UF0PWpuO  
Y2Y/laD  
8. 总结 B6|=kl2C  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 P PmE.%_  
S{&;  
 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$J  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 *y u|]T  
3rOv j&2  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 fF<~2MiKw  
\vpUl  
扩展阅读 [?_^Cy  
gh3_})8c  
扩展阅读 @7.Ews5Mke  
 开始视频 4fQ<A <2/  
-     光路图介绍 2gukK8R$  
 该应用示例相关文件： EtKy?]i  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 F d *p3a  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真  ig jr=e