[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) )?ra
dg  
应用示例简述 (Q||
5  
1. 系统细节 vjGJRk|XED  
 光源 v7@"9Uw}  
— 高斯激光束 ^kcuRJ0*$  
 组件 eSObOG/  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 -:d{x#  
— 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 A3 TR'BFw-  
 探测器 ]aMDx>OE  
— 视觉感知的仿真 -a_qZ7  
— 高帽，转换效率，信噪比 X4:84  
 建模/设计 5s^vC2$)  
— 场追迹： t1iz5%`p}  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 .
mO8~Z  
Y9f7~w^s  
2. 系统说明 <?KgzIq2  
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3. 建模&设计结果 YY tVp_)  
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不同真实傅里叶透镜的结果： e^\(bp+83  
2Q(ZW@0  
rT;l#<#VE  
 K%%Ow  
4. 总结 6v:L8t$"  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 )cQ KR4x0^  
!p\ @1?  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Iw?^  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 <w~$S0_  
})@xWU6!  
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。 rLD1Cpeb,w  
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应用示例详细内容 9fbo  
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系统参数 &-NGVPk81`  
V3*@n*"N;  
1. 该应用实例的内容 k "7,-0gz  
j3w~2q"r  
&~.|9P/45  
dQH8s  
q2B'R   
2. 仿真任务 c+ZdfdR  
T^d<vH  
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。 K(MZ!>{  
SI6?b1;-:F  
3. 参数：准直输入光源 /P[u vO  
dwvc;f-  
K-*ZS8  
T[[E)f1[  
4. 参数：SLM透射函数 *pS3xit~  
"3 2Ua3m:G  
%ByqkY{5F  
5. 由理想系统到实际系统 rjfWty%6pX  
1$}Tn
 
e5FF'~A%]  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 BB1_EdoG  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 }|=Fnyj  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 &kWT<*;J)  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 3M[d6@a  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 _ !"[Zr  
9XS>;<"2  
nyhHXVRH  
`7``1TL  
l'!_km0{d
 
应用示例详细内容 Bq4@I_b  
Q}lY1LT`  
仿真&结果 4|jPr J  
Ttb?x<)+8  
1. VirtualLab中SLM的仿真 ~:C`e4  
Y.52`s6F  
 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)。 <Z1m9O "sy  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ms&5Bq+9  
 为优化计算加入一个旋转平面 - sq=|  
,*L3  
2B6y1"B  
gz:US77  
2. 参数：双凸球面透镜 &ML-\aSal  
^#h ;
bX#  
[W'2z,S`WD  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 :9>U+)%  
 由于对称形状，前后焦距一致。 (w<llb`]  
 参数是对应波长532nm。 ,k:>Z&:  
 透镜材料N-BK7。 &xC5Mecb*  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 j3?@p5E(  
6%c]{eTd9  
1NN#-U  
oSR;Im<2  
z
b!RfQ,  
,}^;q58  
3. 结果：双凸球面透镜 ( ~>-6Nb 5  
5S! !@P!,  
+=kz".$  
 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。 ZoqE,ucH  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 .g_Kab3?L  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 Wjd_|Kui  
wX@g>(  
PC?XE8o  
A22'qgKm@  
B1U7z1<  
4. 参数：优化球面透镜 @7?L+.r$9  
`qy@Qo  
=^ x1:Ak  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 7x$VH5jie#  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 hus9Zv4  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 s%zdP  
 透镜材料同样为N-BK7。 lxLEYDGFS  
{%Q+Pzl.  
O 0P4uq  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 thh0
~g0/  
0*/[z
~Z-1  
j;&su=p"  
U,\t2z  
5. 结果：优化的球面透镜 A9y3B^\*  
~5~Cpu
2v7  
Bh q]h  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 ~2 J!I^J  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 ? C6tYd  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 [jKhC<t}  
>Cglhsb:N  
cs Gd}2V
E  
]RI+:f  
6. 参数：非球面透镜 FlLk.+!t  
srIt_Wq  
5k<0>6;XH  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 IKeO&]k  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 (5=B^9{R  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 z dUSmb  
ALp|fZ\vp  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 SOJkeN  
\hqjk:o  
!='L`.  
J@(69&  
1>_2 =^[  
7. 结果：非球面透镜 G@6F<L~$1  
&jE@i#  
.QM>^(o$Z  
 生成期望的高帽光束形状。 ^[hx`Rh`t  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 p) m0\  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 /qPhptV  
7^]KQ2fF 8  
YyD0g9{  
M:.0]'[s5  
)SWLX\b  
8. 总结 Gxh1wqLR  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 #HmZe98[%  
)8JM.:,  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 y3@5~4+  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ~>>^7oq  
'>#8 F.  
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。 2X@"#wIg  
KWiP`h8  
扩展阅读 qPgny/(  
o9c?)KQ  
扩展阅读 -~`)V`@  
 开始视频 %"BJW  
-     光路图介绍 k[]2S8K2  
 该应用示例相关文件： yuq2)  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 _+}#  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 v1\/dQK