[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) 8Es]WR5 ^  
应用示例简述 "zw?AC6  
1. 系统细节 ;,'!  
 光源 JBE'B Q@  
— 高斯激光束 3W
J> T1we  
 组件 O6;>]/`  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 bm1ngI1oI  
— 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 7F`QN18>(  
 探测器 aQN`C{nY  
— 视觉感知的仿真 )QTk5zt  
— 高帽，转换效率，信噪比 %kJ:{J+w]  
 建模/设计 _OcgD<  
— 场追迹： jjvm<;lv  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ;FZ\PxN  
K4n1#]8i  
2. 系统说明 Vw9^otJu  
SlZL%
C;  
Ats"iV  
[ZURs3q  
3. 建模&设计结果 p`1d'n[  
$EviGZFAaR  
不同真实傅里叶透镜的结果： 2{p`"xX  
-ihF)^"a  
lIzJO$8cM  
o^&; `XOd  
4. 总结 ]02 l!"  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 tb/u@}")  
h%+8}uywZ  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 =JO|m5z8>  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 <l wI|<  
#TW$J/Jb  
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。 r=L9x/r  
":7cZ1VN2  
应用示例详细内容 v_c'npC  
2y_rsu\  
系统参数 o;];ng  
N>ct`a)BD/  
1. 该应用实例的内容 lu(G3T8  
7R))(-  
>w j7Y`  
tsfOPth$*  
  |J(]  
2. 仿真任务 -&,NM  
aE#ZTc=  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 ts?b[v  
;\<?LTp/r  
3. 参数：准直输入光源 0E\R\KO$>  
82J0t}
:U  
niy@'  
0^E!P>  
4. 参数：SLM透射函数 p6Z]oL q  
\|62E):i1  
Go`omh b  
5. 由理想系统到实际系统 ziH2<@  
sgX}`JH?z  
CdaB.xk  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 $d8A_CUU  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 z%Z}vWn  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 d}l^yln  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 >P0AGZ  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 }(o/+H4  
p*npY"}v  
&-b=gnT   
3gabk/  
X2@o"xU
  
应用示例详细内容 bLV@Ts  
Z,4=<;PF  
仿真&结果 GU[Cq=k  
iT5H<uS  
1. VirtualLab中SLM的仿真 #[KwR\b{:+  
X!2|_  
 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)。 <BU|?T6~  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 $s]@%6f  
 为优化计算加入一个旋转平面 +] 5a(/m.~  
\3LD^[qi  
CIaabn  
rk. UW  
2. 参数：双凸球面透镜 !k s<VJh  
,o}[q92@w  
~IqT>  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 zcZw}  
 由于对称形状，前后焦距一致。 ]cA~%$c89s  
 参数是对应波长532nm。 =VY4y]V
 
 透镜材料N-BK7。 3\WES!  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 =0f8W=d:Vr  
AQV3ZVP  
yv:NH|,/y  
BuvBSLC~  
nb|MHtPX  
dY|jV}%T  
3. 结果：双凸球面透镜 Q`s(T  
0[i]PgIH  
cq=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。 lLDHx3+  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 C {,d4KG  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 )Z_i[1V  
b gDDys  
3PEs$m9e  
 WcJ{}V9  
Grub1=6l  
4. 参数：优化球面透镜 vOj$-A--qU  
Hb$q}1+y  
<qy+@t  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 :_H88/?RR  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 DVS7N_cx2o  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 jCl[!L5/1  
 透镜材料同样为N-BK7。 x!jhWX  
A^Zs?<C-  
.)GVb<w  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 "D/ fB%h`  
fE:2MW!)*  
(j/O=$m
J  
<>:kAT,sP  
5. 结果：优化的球面透镜 @gj5'  


cs5Xd  
51,m^veO  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 Sce9R?II  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 gf=*m"5  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 :h3JDQe:.  
`WT7w']NT  
Q4PXC$u  
"osYw\unI  
6. 参数：非球面透镜 k8JPu"R  
Ll`apKr  
re!CF8 q  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 RW)C<g  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 # 9t/j`{  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 gkdjH8
(2  
FdqUv%(Em  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 8HOmWQS  
IW#(ICeb  
x'qgpG}?]  
%xRS9A4  
S!]}}fKEFm  
7. 结果：非球面透镜 9T1G/0k-  
|H4'*NP"  
U&XoT-p$L  
 生成期望的高帽光束形状。 _6' g]4  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 GM/1ufZH  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 [ZbK)L+_  
-UVWs2W'$  
uz#9w\="  
;D1IhDC  
8{YxUD  
8. 总结 -{h[W bf  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 SMyg=B\x?7  
LcXMOT)s  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 #O WSy'Qnt  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 "J#:PfJ%  
(AYD@  
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。 ht|r+v-  
B(falmXJ  
扩展阅读 +*V; f,  
ob{pQx7  
扩展阅读 *`#,^p`j b  
 开始视频 u_BSWhiW  
-     光路图介绍 Q
 Y'-]  
 该应用示例相关文件： c0 |p34  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 z@i4dC  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 "ivqh{ ,