[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) Tl%#N"  
应用示例简述 <n>Kc}
c  
1. 系统细节 H6x~mZu_:T  
 光源 q.t>:`  
— 高斯激光束 I2qC,Nkk  
 组件 %.BbPR7?h  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 1-1x,U7w  
— 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 &
p"ks8"  
 探测器 'AE)&56  
— 视觉感知的仿真 sbrU;X_S  
— 高帽，转换效率，信噪比 %7Z_Hw  
 建模/设计 Lcf =)GL  
— 场追迹： ^{_`jE  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 7:I` ~ @m  
B[
!wo  
2. 系统说明 ^LE`Y>&m  
Y>{K2#k  
HjbC>*  
.:*V CDOM  
3. 建模&设计结果 #q%xJ[  
D!ToCVos  
不同真实傅里叶透镜的结果： {%'(IJ|5z  
amK?LDf]  
"Git@%80  
cV_nYcLkz  
4. 总结 xXE/pIXw  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 @O5-w  
jmmm0,#D  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 GNA:|x  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 5*{U!${a  
07DpvhDQ  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 wLPL9  
7KnZ  
应用示例详细内容 "~9 !o"  
((\s4-  
系统参数 =2BGS\$#  
D:e9609  
1. 该应用实例的内容 =LL5E}xP  
YBN@{P$  
u{,e8. Z  
0PI
C|  
EkgS*q_  
2. 仿真任务 DKAqQ?fS  

znw\Dn?g  
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。 .dt7b4.kd  
P}KN*Hn.  
3. 参数：准直输入光源 (n05MwKu\  
yo`Jp$G  
)C5<puh  
$*V:;
-H  
4. 参数：SLM透射函数 a?.hvI   
ykH?;Xu  
lOt3^`  
5. 由理想系统到实际系统 3*"
$E_%  
Gy hoo'<  
w?d~c*4+  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 >t&Frw/Bl  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 _(&^M[O  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 .i>; ?(GH  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 1@6dHFA`o  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 NDEltG(  
3,+)3,N  
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!Low%rP  
(|I:
d!>:U  
应用示例详细内容 \/g.`Pe  
&u( eu'Q3  
仿真&结果 Q3vC^}Dmr  
<[ />M  
1. VirtualLab中SLM的仿真 +!6aB|-  
[x ?38  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 0W<:3+|n4  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 3`S|I_$(T"  
 为优化计算加入一个旋转平面 K9B_o,  
\ce (/I   
v=
zqj}T  
3e~ab#/  
2. 参数：双凸球面透镜 "Lk-R5iFd  
{L5!_]6  
s!esk%h{K  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 fCdd,,,}  
 由于对称形状，前后焦距一致。 55MrsiW  
 参数是对应波长532nm。 la:i!qAH  
 透镜材料N-BK7。 u@tJu'X  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 17AJT  
ifTMoC%  
bmgK6OyVR  
bwR_ uF  
eR PmN  
23 j{bK  
3. 结果：双凸球面透镜 7p%W)=v  
jX}}^XwX  

.}n,  
 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。 x
db9oH  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 64;F g/t  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 kY*3)KCp  
]#=43  
M>W-lp^3  
>Y=HP&A<  
/HbxY  
4. 参数：优化球面透镜 ]L#6'|W  
i1k(3:ay<  
WBD e`  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 rqbX9M^  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ?tS=rqc8oW  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 =!u9]3)  
 透镜材料同样为N-BK7。 Y^80
@MJ  
}#}IR5`=E  
d MQ]=  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003  SbQ Ri  
jiQJ{yY  
,_;+H*H>
"  
'zCJ
K~x`x  
5. 结果：优化的球面透镜 I;H6E  
I{Hl2?CnI,  
EN6a? }5  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 !T;*F%G9  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 4np,"^c  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 ,0+%ji^V  
H%
N!;Jz=  
L".Qf|b*  
,FRFH8p  
6. 参数：非球面透镜 #eSVFD5ZU  
EOJk7  
B;xw @:H  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 [=M0%"  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 Lt ;!q b.  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 /*3
[9,  
^9*FYV  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 %zj;~W;qPH  
i(DoAfYf/q  
&'`q&U1x  
MG ,exN @  
f>.A^?  
7. 结果：非球面透镜 '}\{4Qst  
z d 9Gi5&  
Q`mw2$zv  
 生成期望的高帽光束形状。 !u~h.DrvZ  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 n';"c;Ye)  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 Z#7T!/28  
W+k`^A|@  
ZqKUz5M4  
'Gwa[ |6i  
|Y'xtOMX  
8. 总结 V_Z~$  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 oFt]q =EU  
]jo^P5\h>  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Y4*ezt:;Q  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 !wH7;tU  
2 mM0\ja  
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。 9>~UqP9  
48X;'b,h  
扩展阅读 ;0*T7l  
s+Qm/ h2  
扩展阅读 lK;/97Ze  
 开始视频 {SH+lX0]{  
-     光路图介绍 jU')8m[  
 该应用示例相关文件： jR~2mf!h*e  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 (ov=D7>t0  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 o6f^DG3*