[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) [Qr_0O  
应用示例简述 ^E, #}cW  
1. 系统细节 XFFm'W6@  
 光源 yu#m6K  
— 高斯激光束 ([m4dr  
 组件 l/?bXNt  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 |s#,^SJ0  
— 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 {%2p(5FB  
 探测器  2X`t&zg  
— 视觉感知的仿真 di;~$rI!?  
— 高帽，转换效率，信噪比 Wu,=jL3?$A  
 建模/设计 r{~b4~kAf5  
— 场追迹： pvWNiW:~k  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 .mnkV -m  
G=e'H-  
2. 系统说明 Cf 202pF3y  
YPs9Pqkn  
s&%r?  
1< b~="  
3. 建模&设计结果 ,jnaa(n  
(wH+0  
不同真实傅里叶透镜的结果： U*EBH  
;Gp9 ?0  
xJ^B.;>  
$LBgBH&z  
4. 总结 ;Gu(Yoa}y  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 >z3l@  
U+-;(Fh~  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 rZAP3)dA  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 h5vetci/  
"6~+-_:  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 6XAofN/5f  
e[Z-&'  
应用示例详细内容 A'uubFRL2[  
_Kli~$c& M  
系统参数 N+]HJ`K  
Z@ec}`UO|u  
1. 该应用实例的内容 6!6R3Za$  
29z@ !  
iDCQqj`  
V
o%ikR #  
+Lr`-</VF  
2. 仿真任务 v/7^v}[<  
}_}LaEYAo  
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。 ~1Ffu x  
eOb)uIF  
3. 参数：准直输入光源 Cpn!}!Gnf  
1Fsa}UK  
IUG}Q7w5  
D;:p6q}hT  
4. 参数：SLM透射函数 bvl!^xO]  
z2A,*|I  
ASSe;+yp  
5. 由理想系统到实际系统 *aYuuRx  
&j"_hFhv  
H-% B<7  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 bdBLfWe  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 #]*d8  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 4?_^7(%p  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 LCSJIt  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 O^~nf%  
Q}^qu6  
+}g6X6m  
S2 -J1x2N  
sZ"(#g;3<  
应用示例详细内容 gP ^A  
gP!k[E,Q8  
仿真&结果 Jg&f.  
5p7i9"tgn  
1. VirtualLab中SLM的仿真 :c:}_t{%  
R,l*@3Q  
 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)。 k]c$SzJ>/  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ;|,*zD  
 为优化计算加入一个旋转平面 
=+4om*  
y+',jM  
r+a0.  
|QyZ:`0u  
2. 参数：双凸球面透镜 E,/nK  
_]< Tv3]RK  
~kI$8oAry  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 [KEw5-=i@  
 由于对称形状，前后焦距一致。 BWkTQd<t  
 参数是对应波长532nm。 DU@SXb  
 透镜材料N-BK7。 %y+v0.aWH+  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 Q^'xVS_.  
mW3IR3b  
.sZ"|j9m  
1/=6s5vS}  
IRsyy\[kp8  
|-]'~@~  
3. 结果：双凸球面透镜 EiPOY'  
.aC/ g?U  
4SIS#m  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 lgefTT GX)  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 $F@ ,,*  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 AZ. j>+0xx  
g9F?j  
Dd:48sN:Jq  
M?qvI  
gS!zaD7Nr  
4. 参数：优化球面透镜 3g3Znb  
CeUC[cUQU  
T?*f}J  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 Bf$`Hf6  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 l(Uwci  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 3oPyh $*  
 透镜材料同样为N-BK7。 nR,QqIFFw  
fy>~GFk(  
N LSJ D  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 j^mpkv<P  
o}Q3mCB  
XJA];9^  
dTQW/kAHQ  
5. 结果：优化的球面透镜 3 5p)e c  
acow  
dM;v39  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 n}8}:3"  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 qy/t<2'  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 eI/5foA  
T:*l+<?  
rs0Wy  
n"Wlfd0  
6. 参数：非球面透镜 m(^nG_eX  
?:i,%]zxC  
Bm+Ca:p%  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 }`+9ie7]/  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ZDmY${J  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 :c9 H2  
^MvBW6#1  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 e_IRF+>  
r"`7ezun:  
n]jw!;  
e. R9:  
sE[ Yg8yAt  
7. 结果：非球面透镜 Q6xA@"GJ  
vU9:`@beu  
qTe@?j  
 生成期望的高帽光束形状。 D=}\]Krmay  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 
c-
ql  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 x!n8Wx  
@iN"]GFjS  
No*[@D]g  
8"o@$;C  
plM:7#eA  
8. 总结 +9B .}t#  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 cVDcda|PE  
?HeUU  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 &"^U=f@v  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 &mm!UJ  
4u#TKr.  
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。 Hz>Dp !  
WJN
)<+d  
扩展阅读 9^@)R ED  
#gXxBM  
扩展阅读 \t)`Cp6,[b  
 开始视频 .sD=k3d  
-     光路图介绍 5t-,5  
 该应用示例相关文件： `yO'-(@"gY  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 &_74h);2I:  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 IRTD(7"oyp