[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) lN.&46 e  
应用示例简述 937<:zo:  
1. 系统细节 (|W6p%(  
 光源 /L,iF?7  
— 高斯激光束 ]mBlXE:Z  
 组件 +L?;g pVE&  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 {w>ofyqfp&  
— 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 s/?(G L+Ae  
 探测器 I-s$U T[p  
— 视觉感知的仿真 ADP[KZO$4  
— 高帽，转换效率，信噪比 <c`,fd8  
 建模/设计 _uh@fRyh  
— 场追迹： ;).QhHeg>  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ;XY#Jl>tg  
{KqW<X6Hp  
2. 系统说明 -?T|1FA,  
MMRO@MdfV  
"=f,4Zbj  
k:s86q  
3. 建模&设计结果 H_JT"~_2  
yOjTiVQ9  
不同真实傅里叶透镜的结果： #$t93EI  
S r7EcT-  
78z/D|{"  
z<"\I60Fe  
4. 总结 x@@k_'~t%  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 YWhS<}^  
9OF(UFgS  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 P>6wr\9i[  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Q!Dr3x  
[Az^i>iH  
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。 5PHAd4=bJ  
!]f:dWSLB  
应用示例详细内容 h1_KZ[X  
~i@Z4tj7  
系统参数 n]JfdI  
[VB\T|$  
1. 该应用实例的内容 YKj PE  
oX]c$<w5  
[k +fkr]  
n;dp%SD  
BI)$aR  
2. 仿真任务 gJn_8\,C>Q  
i*vf(0G  
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/Ei0}e6~  
tdRnRoB  
3. 参数：准直输入光源 dJg72?"ka  
ZYW=#df R  
eYjr/`>O  
_q\w9gN  
4. 参数：SLM透射函数 ;fDs9=3#  
D(S^g+rd  
 Et0;1  
5. 由理想系统到实际系统 PAXdIh[]  
T%:W6fH7  
bxg9T(Bj
 
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 |N>TPK&Xt  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 1@0ZP~LTB  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 Hq$?-%4  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 =:=uV0jX\  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 X6@G)68  
{7X80KI  
wg,w;Gle  
G_x<2E"d  
V`"A|Y  
应用示例详细内容 Y;XEC;PXD  
fL&bN[XA"$  
仿真&结果 rfMzHY}%  
gg%OOvaj5  
1. VirtualLab中SLM的仿真 :>g*!hpb  
RoWGQney  
 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)。 "h}miVArS  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 {)0"?$C_H  
 为优化计算加入一个旋转平面 DrB PC@^  
WY%'ps_]<  
cA4xx^~  
(a i&v  
2. 参数：双凸球面透镜 M1T)e9k=x  
Hh8)d/D  
r6`v-TY(/  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 uN
1O(s  
 由于对称形状，前后焦距一致。 v9OK <  
 参数是对应波长532nm。 x-/`c  
 透镜材料N-BK7。 R"=pAO.4l  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 #}W^d^-5t5  
(TV ye4Z  
/r Hd9^Y  
O?9&6x   
=q(;g]e  
KZw"?%H[  
3. 结果：双凸球面透镜 m. G}#/  
(W|Eg  
l(@UpV-  
 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。 ^MGgFS]G  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 iii2nmiK  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 d[5?P?h')  
^{GnE
qml&  
8rXu^  

@<tkwu  
Nj_h+=UE!  
4. 参数：优化球面透镜 z17x%jXy  
>?q()>l  
mh"&KX86W  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 G:QaWqUb  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 9air"4  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 R*D0A@  
 透镜材料同样为N-BK7。 @O/-~,E68  
! 3O#'CV  
u+GtH;<;  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ?1Lzbou  
7Xi)[M?)#  
u|.L73<j%  
%B$~yx3#  
5. 结果：优化的球面透镜 G_{x)@  
G-[fz  
vcnUb$%  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 e`fN+  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 `Pv[A  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 @JS O=8  
lz?F ,].  
yT<yy>J9l#  
Rdd[b?  
6. 参数：非球面透镜 {1.t ZCMT  
E-_FxBw  
b/='M`D}#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。 x8xSA*@k  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 G%w hOIFRq  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 qr[H0f]  
z^to"j  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ixZ w;+h  
Gk0f#;  
<GI{`@5C  
;H5PiSq;z  
Q<.847 )  
7. 结果：非球面透镜 UGK4uK+I`  
V8w!yc  
5"=qVmT)  
 生成期望的高帽光束形状。 %]Gm  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ."<mL}Fi(  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 vq|o}6Et  
$bRakF1'S  
3>Ts7 wM  
B>}=x4-8  
I6d4<#Q@L  
8. 总结 B:om61Dn  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 47b=>D8  
_,Wb`P  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Sdl1k+u  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 :|3n`,  
Gj[`r  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 kGsd3t!'  
S3rN]!B+  
扩展阅读 ]5X=u(}  
OTs vox|(  
扩展阅读 #%t&f"j2  
 开始视频 IKx]?0sS  
-     光路图介绍 aV?dy4o$  
 该应用示例相关文件： <<}t&qE%2%  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 .'QE o  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 t{n|!T&