[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) ,=uD^n:  
应用示例简述 i9:C4',sw0  
1. 系统细节 PioZIb/{  
 光源 oe ~'o'  
— 高斯激光束 Qry@ s5  
 组件  >^O7  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 tb 5`cube  
— 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 '"52uZ{  
 探测器 qRu~$K  
— 视觉感知的仿真 3h]g}&k  
— 高帽，转换效率，信噪比 7:e{;iG  
 建模/设计 xPdG*OcX!  
— 场追迹： `T1  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 V~qNyOtA]  
pP1|&`}ux  
2. 系统说明 gZV
c 5u<  
\a<wKTkn  
s$IDLs,WM  
RCJ|P~*  
3. 建模&设计结果 U
k
lUw  
;cNv\t  
不同真实傅里叶透镜的结果： D2#ZpFp"h  
>:SHV W  
J@`1TU  
7o\@>rNWP  
4. 总结 xexaQuK  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 A]*}HZ,  

ip\sXVR
 
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 2'l'8  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ~"gA,e-)  
1pVS&0W  
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。 WpDSg*fk=Y  
1> ?M>vK  
应用示例详细内容 #x@$lc=k3  
UJUEYG  
系统参数 ,};&tR  
]U?^hZ_  
1. 该应用实例的内容 0mp/Le5  
$L`d&$Vh  
yHYsZ,GE  
"37lx;CH  
_IMW{  
2. 仿真任务 ;T\%|O=Ke  
Q)#B0NA;T  
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。 kb%;=t2  
B
X/8O<s0  
3. 参数：准直输入光源 +:2klJ  
4X/-4'  
W<{h,j8  
]Ee?6]bN  
4. 参数：SLM透射函数 xa'*P=<)C'  
$V
;i '(&7  
MBK^FR-K  
5. 由理想系统到实际系统 Gf6p'(\zun  
]2A^1Del  
810|Tj*U%  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 2YL?,uLS  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 cdH>n)  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 1y&\5kB  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 b1q"!+8y  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 Q>qUk@  
>tS'Q`R
 
J`Q>3]wL  
HdI8f!X'TG  
%fZJRu 1b  
应用示例详细内容 Sz $~P9  
wVXS%4|v  
仿真&结果 >gQ>1Bwvi  
1UgEI"#a6g  
1. VirtualLab中SLM的仿真 2ACCh4(/P  
Eh`7X=Z7E  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 ,^r9n[M4M  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 KM0ru  
 为优化计算加入一个旋转平面 wo}H'Q}Hj  
%QH$ipM  
CT@ jZtg0  
jdP2Pf^^  
2. 参数：双凸球面透镜 X #dmo/L8  
OKZV{Gja  
TprTWod2]t  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 tIi&;tw]  
 由于对称形状，前后焦距一致。 eeg)N1\  
 参数是对应波长532nm。 R-wp9^  
 透镜材料N-BK7。 iU918!!N  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ]EbM9Fo-U  
A QU+mo  
)}R0Y=e  
b6M[q_  
:VBV&l` [  
JG.y,<xW  
3. 结果：双凸球面透镜 S}3fr^{.  
bP#:Oi0v`  
\w>y`\6mX  
 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。 "Y.tht H  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 2|y"!JqE1  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 I|!OY`ko  
\\ij(>CI  
@7c?xQVd$  
6wRd<]C  
/<k/7TF`  
4. 参数：优化球面透镜 N% B>M7-=  
Es`Px_k  
&B;~  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 wm@@$  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 <}Vrl`?h  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ?<,l3pwqa  
 透镜材料同样为N-BK7。 **0~K";\  
Wi<m{.%\E  
{?0lBfB"  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 qZh/IW  
1\m[$Gs:  
{z|)Njhg  
:kV#y  
5. 结果：优化的球面透镜 <=&`ZH  
I{&[[7H  
QL/(72K  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 bWS&Yk(  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 L{\8!51L  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 M0"_^?  
zI uJ-8T"  
ttQGo
Ukj  
MJ)RvNF  
6. 参数：非球面透镜 n&/ `  
)q4[zv9  
>6-
`}G+|  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 H41?/U,{  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ;;t yoh~t  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 4"ZP 'I;  
nFCC St$  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 /}Axf"OE  
VQ@  
pllGB6X  
W@IQ^ }E  
?j.,Nw4FC  
7. 结果：非球面透镜 -i|}m++  
lVa%$F{Pq  
1GRCV8"Z^  
 生成期望的高帽光束形状。 !BF; >f`  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 >'
$Mp<  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 q i;1L Kc  
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a {qne  
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X]V6i  
h#*dI`>l-  
.{^5X)  
8. 总结 T::85  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 WU` rh^  
wlvgg  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ~?}Emn;t  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 %1L,Y  
@mBQ?;qlK  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 0+ '&`Q
!u  
!qg`/y9  
扩展阅读 vr l-$ii  
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扩展阅读 ^ytrK Q  
 开始视频 +sA2WK]  
-     光路图介绍 *^4"5X@  
 该应用示例相关文件： U)gH}0n&  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 b%`1cV  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 q;CiV