[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) GSW{h[Op  
应用示例简述 >~$ S!  
1. 系统细节 NCvwg  
 光源 ':!;6v|L  
— 高斯激光束 J 6S  
 组件 ):
+H`Hcm  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 V]PTAhc  
— 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 5hpb=2  
 探测器 |"P5%k#6^>  
— 视觉感知的仿真 *k'9 %'<  
— 高帽，转换效率，信噪比 7@DinA!  
 建模/设计 T"Q4vk,3*J  
— 场追迹： BsB}noN}  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ,oP-:q!PC  
)}c$n  
2. 系统说明 0{PK]qp7  
,h]N*Z-I"  
RkLH}`#  
Ok6Y&#'P  
3. 建模&设计结果 2.&v{gq  
jVRd[  
不同真实傅里叶透镜的结果： ^B& Z  
`bT{E.(T  
-r-`T s  
z<<` 1wqg  
4. 总结 @;<w"j`r  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 2%W(^Lj  
h)wR[N]n  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 :M3l#`4Q  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 8d)F#  
rP`\<}a.  
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。 >/bl r}5 H  
'*3+'>  
应用示例详细内容 X\%],"9%  
m; ABHq#  
系统参数 Lp ]d4"L;3  
TTE#7\K~B  
1. 该应用实例的内容 jQ`"Op 3  
h'-TZXs0e1  
T>uLqd{hH  
KH KqE6  
m'qMcCE  
2. 仿真任务 yJp&A  
FxZ\)Y  
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。 (`!| Uf$  
v8%]^` '  
3. 参数：准直输入光源 mG@Q}Y(  
@ ~sp:l  
2tr2:PB`  
n)K6Z{x  
4. 参数：SLM透射函数 ldX]A#d.  
d,QJf\fc"  
+u=xBhZ  
5. 由理想系统到实际系统 r\3In-(AT  
WJ.PPq>]F  
7>ODaj   
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 zWY6D4   
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 vl*RRoJ  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 W;-Qze\D  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 T]vD ,I+  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 Zh(f2urKV  
S&=B&23T  
,!Hl@(  
?APzx@$D.  
R*[ACpxr  
应用示例详细内容 Lw#hnLI.  
e+6~JbMV  
仿真&结果 Z9sg6M@s  
{[9^@k  
1. VirtualLab中SLM的仿真 k{bba=<  
hNoN=J  
 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)。 *"4<&F S  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 Yr31GJ}K  
 为优化计算加入一个旋转平面 N4Lk3]  
-Qgfo|po  
|(V%(_s  
y1'/@A1  
2. 参数：双凸球面透镜 S77Gc:[;8  

;I7Z*'5!  
AHA*yC  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 8r|LFuI  
 由于对称形状，前后焦距一致。 *@ o3{0[Z  
 参数是对应波长532nm。 UF{2Gx  
 透镜材料N-BK7。 {l6]O  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 qQ_B[?+W  
9BY b{<0tS  
*= 71/&B  
LH_2oJ\  
5[R}MhLZ  
oD
8-I^  
3. 结果：双凸球面透镜 j;y|Ys)I  
!^7:Rr_  
gky_]7Av  
 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。 ~9c9@!RA2  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 Ov|j{}=L=9  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 )6j:Mbz  
O>Sbb2q?"  
/f[_]LeV]  
a9I8WQ   
d;^?6V  
4. 参数：优化球面透镜 O92Yd$S  
^ UzF nW@a  
,J^Op   
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 6vA5L_  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 q-Qws0\v.  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 <(MFEIt  
 透镜材料同样为N-BK7。 Q.\>+4]1&&  
P2p^
jm   
'YG`/@n;  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 {2x5 V#6  
`R> O5Rv  
uM}O8N  
(+_J0i t  
5. 结果：优化的球面透镜 RFC;1+Jn  
#J!? :(m:  
t>fB
@xHBB  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 _#O?g=1  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 54{"ni2a  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 twtDyo(\  
 {5udol5?  
6
bGD8;  
h[]N=X  
6. 参数：非球面透镜 {dwV-qz  
yjq )}y,tF  
9zyN8v2  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 IO#W#wW$M  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。
_D9=-^  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 3(:mRb}  
+ LwoBn>6  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 >D<=9
G(a  
x\rZoF.NQ  
*eP4dGe&  
@nP}q!y  
]SL&x:/-  
7. 结果：非球面透镜 =oME~oB~  
arP+(1U  
$<4Ar*i  
 生成期望的高帽光束形状。 6dL>Rzl$Dk  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 o0'av+e7  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 )US/bC!M$  
C=IH
#E=  
,#T3OA!c**  
d_+8=nh3  
;ZJ,l)BNO  
8. 总结 |S{P`)z%f  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 <k](s  
3ms/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。 _6!/}Fm  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 $:[BB,$  
R3n&o%$*  
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。 <o+ 7
U  
e<4z)  
扩展阅读 a*j <TR  
%g&,]=W\N  
扩展阅读 A#X.c=  
 开始视频 dV{Hn {(  
-     光路图介绍 EcoUpiL%2  
 该应用示例相关文件： aT#{t{gkA  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 o%%x'uC  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 dyzwJ70K