[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) bMN@H\Ek  
应用示例简述 KD% TxK  
1. 系统细节 .u1X+P7  
 光源 :O $@shV  
— 高斯激光束 0K<x=-cCB
 
 组件 Ia629gi5s  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 UJz#QkAio  
— 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 )K~w'TUr  
 探测器 HH)"]E5  
— 视觉感知的仿真
XTJvV  
— 高帽，转换效率，信噪比 Hjs
}  
 建模/设计 0YzsA#yv  
— 场追迹： VeZey)Q  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 R?cUy8?'S  
kdp% !S%2  
2. 系统说明 /X4yB"J>  
<lMg\T?K  
o`bo#A  
y 'OlQ2U  
3. 建模&设计结果 }N3V
5cab  
v:KX9A.  
不同真实傅里叶透镜的结果： zJ9v%.e  
t|}O.u-&;~  
'\`6ot8  
>':5?\C+-  
4. 总结 b"``D ?  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 NbtGlSs8  
#G_F`&  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 JqEW=5  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 }e 9!xA  
;7Y[c}V1^  
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。 6vto++  
rH&G<o&,  
应用示例详细内容 17}$=#SX  
Jf7frzw  
系统参数 $;2)s}ci  
!@G)$g=<  
1. 该应用实例的内容 5IW8=$k~.)  
0DNU,u  
lWWP03er!  
+\0T\;-Xe  
yGTziv!  
2. 仿真任务 GWsd| kxU  
|uI?ySF  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 -v+&pG?m  
fc@'9-pt  
3. 参数：准直输入光源 a2`%ghW3  
A>=E{  
nnw
JYEi  
/.R<,/gj  
4. 参数：SLM透射函数 !KcWH9  
y,E.SB  
_qn?2u3mnR  
5. 由理想系统到实际系统 =E(#YCx  
RRADg^}l|"  
|;+qld[4z  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 BcQEG *N  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 03=5Nof1  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 TVaA>]Fv  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 mdW~~-@H  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 j8++R&1f]  
gl{B=NN  
.2W"w)$nuq  
wpXgPVZT  
%{!R l@  
应用示例详细内容 C!+I>J{4f  
1@>$ Gcc  
仿真&结果 dRW$T5dac  
Z^yNLF*&V  
1. VirtualLab中SLM的仿真 {u"8[@@./  
UMU2^$\iS  
 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)。 X|}2_B  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 N\NyXh$  
 为优化计算加入一个旋转平面 8w_7O>9  
[Wi1|]X"G  
:z&7W<  
aS84n.?vq  
2. 参数：双凸球面透镜 ;W]\rft[  
wM~H(=s`D  
-MBV$:_R  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 :"Y*<=x#2  
 由于对称形状，前后焦距一致。 aUc|V{Jp  
 参数是对应波长532nm。 8R/dA<Ww  
 透镜材料N-BK7。 ",yc0 2<  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 M
5g\s;y;  
$,3J7l3  
|kJ%`j(7R  
:YP#  
dOFD5}_   

]p7jhd=  
3. 结果：双凸球面透镜 0hY{<^"Y  
^7^N}x@  
,ho3  
 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。 ~q+hV+fa>  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 Ts.wh>`  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 l(;Kij  
_n;;][
]S  
l+*&:Q/  
|'d>JT:  
]bZ(HC?KZr  
4. 参数：优化球面透镜 au7.4ln>Y  
>UDd @  
x3 >  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 \$sjrqKnu  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 1vzb8.  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 qIIJ4n  
 透镜材料同样为N-BK7。 F@ Swe  
lf(`SYQnOY  
PjKECN  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 |`TgX@,#9  
1)m@?CaI`  
U8.7>ENnP&  
H@bf'guA|B  
5. 结果：优化的球面透镜 zcrY>t#l  
":a\z(*t  
3cdTed-MIh  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 d?wc*N3  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 +M' H0-[  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 JN+_|`  
1u3,'8F  
B"yFS7Rrj  
=X\^J  
6. 参数：非球面透镜 ,R%q}IH#  
SZaS;hhhHu  
R^?/' dr  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 oND@:>QBF
 
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 S*o[ZA   
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ;OqB5qd  
&xRo^iV?  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Gx`Lks  
*Kdda} J+  
pRkP~ZISU  
<-D/
O$q  
ry9
T U  
7. 结果：非球面透镜 /xtq_*I1S  
.X# `k  
hn#1%p6t  
 生成期望的高帽光束形状。 y;_% W  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 i&{DOI%w  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 MxT-1&XL  
p w8 s8?  
O T.*pk+<)  
.L'
.c/ s  
o2<#s)GpY  
8. 总结 jv&*uYm  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Z#rB}  
6DH~dL_",%  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 y
KO`rtP  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 :Nofp&  
qkiI/nH3  
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。 s"t$0cH9  
L4!{h|  
扩展阅读 ty8v 6J#  
H$y-8-&)  
扩展阅读 ]]zPq<b2  
 开始视频 J0@X<Lt U  
-     光路图介绍 >0"+4<72  
 该应用示例相关文件： T}8Y6N<\m  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 z11O F  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 V4_=<W