[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) I2<5#|CXpZ  
应用示例简述 >):^Zs  
1. 系统细节 h][$1b&B  
 光源 Zp <^|=D  
— 高斯激光束 8;1,saA_9  
 组件 ;]sbz4?  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 SH/^qDT'  
— 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}mz@-Z  
 探测器 oS Apa  
— 视觉感知的仿真 l"1at eM3  
— 高帽，转换效率，信噪比 zJX _EO  
 建模/设计 vC>8:3Zaq  
— 场追迹： ]U)Yg
 
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 &BS*C} },  
e)A-.SRiO$  
2. 系统说明 kNrN72qg  
0`%Ask  
I/ V`@*/+  
WHKe\8zWq  
3. 建模&设计结果 u#~q86k  
YK6zN>M}E  
不同真实傅里叶透镜的结果： B4 +A  
6PdLJ#LS  
?5jq)xd2  
jltW@co2sV  
4. 总结 t @vb3  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 x4%1P w  
v2;'F  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 qM8"* dL  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 5><KTya?=  
RgTrj  
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>Kzl/~c.P  
Z,}c)  
应用示例详细内容 e]q(fPK  
t)4AQ  
系统参数 Bbzmq  
&$8YW]1M  
1. 该应用实例的内容 uwo\FI  
q3}WO]TBj  
l7vxTj@(-  
Z|6,*XEc   
^&Wa? m.  
2. 仿真任务 lXOT>$qR<  
x_$`#m{hL5  
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。 lNba[
;_  
jSd[  
3. 参数：准直输入光源 cbaa*qoU  
w~wg[d  
jU0E=;1  
SBh"^q  
4. 参数：SLM透射函数 28x:]5=jb  

g`r4f%O  
P]%)c6Uh  
5. 由理想系统到实际系统 UWo*%&J  
pi;'!d[l%  
,4H/>yPw  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 >vKOG@I  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ,jq:%Y[KZ  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 t+Au6/Dx?  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 o9]i {e>L  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 EaKbG>  
"X,*VQl:  
B!1Bg9D  
_bn "c@s  
gAr=fq-|  
应用示例详细内容 4~i?xo=;v  
7(l>Ck3B#  
仿真&结果 Y1R?,5  
C2C1 @=w  
1. VirtualLab中SLM的仿真 +=K =B  
?Sr7c|a2  
 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)。 5jAS1XG  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 L L? .E  
 为优化计算加入一个旋转平面 qPoN 8>.  
%&j\:X~A  
d<Dm(  
-CLBf'a  
2. 参数：双凸球面透镜 y;<F|zIm  
~'v9/I-"  
(\UpJlW  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 -car>hQq  
 由于对称形状，前后焦距一致。 ?azcWf z0  
 参数是对应波长532nm。 qPBOt;N  
 透镜材料N-BK7。 i2+_~$f  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 >Og|*g  
,ygUy]  
x;{Hd;<YF  
;zT3Fv\  
L%jIU<?Z7  
!<>*|a  
3. 结果：双凸球面透镜 {5]c\_.  
"x3x$JQZy  
jN-!1O._G  
 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。 4W#DLi
p9  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 XAZPbvG|$  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。
#I1q,fm  
" v<O)1QT  
n8tw8o%&[  
R@){=8%z  
%{-r'Yi%  
4. 参数：优化球面透镜 WK0:3q(P  
Vh?RlIUA  
-Fq`#"  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 cn: L]%<  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ZUkM8M
$c  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 .N7<bt@~)  
 透镜材料同样为N-BK7。 hn~btu9h  
Q5lt[2Zyzd  
3CH>!QOA  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 OG9 '[o`8  
U\(71=  
j WSgO(y  
w'E(9gV  
5. 结果：优化的球面透镜 >#)%/Ti}DU  
..zX  
zz!jt A  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 9khMG$  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 IXG@$O?y/  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 (%OZ `?`  
-y>~ :.  
n =WH=:&  
\d*ts(/a*  
6. 参数：非球面透镜 w{t]^w:  
E*h!{)z@F  
\t5_V)P  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 w3z'ZCcr;"  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 I{h KN V  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 Q :.i[  
bYoBJ #UX  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 p8 Ao{  
iCLH  
&Q#*Nnb3  
S}a]Bt  
plp-[eKcD  
7. 结果：非球面透镜 qZ4))X  
I&m' a  
8N+T=c  
 生成期望的高帽光束形状。 bLSc=f&  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 jijwHL  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 0ckmHv  
r<4j;"lQK  
fERO(
o  
Ctn 4q'Q  
UhrRB  
8. 总结 5\= y9Z- x  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 $8xb|S[  
jJ-C\ v  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 PR]b]=  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 )$1>6C\  
C<3<,~gI  
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。 k}p8"'O  
IxS%V31  
扩展阅读 H%XF~tF:  
Dk>6PBl  
扩展阅读 "l9aBBiu  
 开始视频 +wJ!zab`  
-     光路图介绍 JSi0-S[Y{  
 该应用示例相关文件： ;-XfbqZ\  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 @"MQ6u G>  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 _Z!@#y@j