[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) 1D!<'`)AY  
应用示例简述 K@w{"7}  
1. 系统细节 -!]ZMi9  
 光源 l0i^uMS  
— 高斯激光束 k2UVm$}u  
 组件 t}tEvh  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ayF\nk4b  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 ZO$%[ftb  
 探测器 $
\y'IQ%  
— 视觉感知的仿真 x;<W&s}(  
— 高帽，转换效率，信噪比 W-lN>]5}m  
 建模/设计 ~z;FP$U  
— 场追迹： 'K,:j 388  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ."y1_dDql  
Qv/=&_6  
2. 系统说明 3I-MdApT  
Al
w3\_X  
]-QA'Lq  
T0rGM  
3. 建模&设计结果 mUF,@>o  
mF^v~  
不同真实傅里叶透镜的结果： {%6`!WW[  
fkNbS  
(qulwOt~w  
001FmiV  
4. 总结 vTw>JNVI  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 t |A-9^t'!  
Wbq
WG^W  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 y;@:ulv[  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 m5Di=8  
P1' al  
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。  t[ C/  
_[ZO p ~  
应用示例详细内容 BbS
4m  
O55 xS+3^k  
系统参数 D]Xsvv
#  
$43qME  
1. 该应用实例的内容 l$bu%SZ  
54li^   
W#WVfr  
{8,J@9NU  
l}sjD[2  
2. 仿真任务 :yjKL^G>  

/HRFAqep  
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。 G?/DrnK:  
qVwIo.g!  
3. 参数：准直输入光源 .
$)  
9.B KI/  
#d2.\X}A"3  
R/>@+  
4. 参数：SLM透射函数 HcSXsF  
JQHvz9Yg  
2n"V}p>8i#  
5. 由理想系统到实际系统 nq8C'Fo!6T  
=k`Cr0aPF  
ve2u=eQ1  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 yT9@!]^L  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 7!TueP0Zd  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 G..aiA  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 ]R9HyCl&a6  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 b9<#K+L-  
Ur=(.%@  
RMWHN:9  
t+T4-1 3a  
T&o(N3lW  
应用示例详细内容 !fR3(=oN  
mg.kr:  
仿真&结果 @;?p&.W`D  
#O} ,`[<  
1. VirtualLab中SLM的仿真 .qZ
~_xkd  
zz4N5["  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 "v({,  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 <oA7'|Bu<  
 为优化计算加入一个旋转平面 b:]V`uF?  
\k!{uRy'  
EkNunCls  
)@Yf]qx+Y<  
2. 参数：双凸球面透镜 .NC:;@y  
Rww{:R  
Jx7C'~,J  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 64G[|" j D  
 由于对称形状，前后焦距一致。 ={d>iByq  
 参数是对应波长532nm。 (I{rLS!o,L  
 透镜材料N-BK7。 2:7zG"$  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ,-d0b0  
JJ2_hVU  
^^as'Dk  
Mh/dpb\Z  
>A"v ed8  
bITP
Q7+  
3. 结果：双凸球面透镜 @ljA  
~8P!XAU56%  
UK O[r;  
 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。 :LRYYw  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 mmEYup(l0;  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 7k9G(i[-+  
p#?7w  
'o+L41  
'~[d=fwH  
$oU*9}}Rn  
4. 参数：优化球面透镜 nv%rJy*w[  
jW3!6*93  
9c#+qH  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 QWSTR\!  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ^O<&fD  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ]#l/2V1  
 透镜材料同样为N-BK7。 nvJf/90$  
Ix!Iw[CNd  
`
c5"d  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 s{S4J'VW  
>x+6{^}Q>  
vss(twg  
%]DP#~7[|  
5. 结果：优化的球面透镜 2w_WAdi
 
bE#,=OI$  
&U raUl  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 4UlyxA~  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 !^=*Jq>  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 9N<<{rQ,F  
l(u.I2^o  
,5kKimTt  
-o[x2u~n\  
6. 参数：非球面透镜 W<$Z=(_v  
y?m/*hh`  
d + /&?3  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 wF,UE_  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 @}OL9Ch  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 &7b|4a8B%  
`U)hjQ~pP  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 +5o8KYV  
^ZhG>L*  
\h DdU+  
lB4GU y$  
V\6[}J  
7. 结果：非球面透镜 <2|O:G  
)XakJU^o  
WZ7BoDa7O  
 生成期望的高帽光束形状。 3'qJ/*]9  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 an
g~<  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。
oA7;.:3  
ll6wpV0m  
}YMy6eW4  
}L3oR  
'0uhD.|G  
8. 总结 +~roU{& o  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 C] 9p5Hs  
n9A7K$ZD@  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 aj}sc/Qa  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 M^iU;vo  
?-^
m`  
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。 h0-hT   
jhu&&==\f  
扩展阅读 H(2]7dRS%  
8J~1-;  
扩展阅读 H5]^ 6 HwX  
 开始视频 dBe`p5Z  
-     光路图介绍 1Q4}'0U4  
 该应用示例相关文件： ZAUQJS 91E  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 (v|}\?L  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 F;[T#N:~