[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) c#[d7t8ONe  
应用示例简述 Uv:NY1(3!  
1. 系统细节 _ba.oIc  
 光源 S#ud<=@!9  
— 高斯激光束 hQJ- ~  
 组件 d[e;Fj!  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ?trqe/  
— 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,rNH'R  
 探测器 yuZhak  
— 视觉感知的仿真 5[$Tpn#K7  
— 高帽，转换效率，信噪比 +,0 :L :a  
 建模/设计 .t%`"C  
— 场追迹： M|'![]-  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 vo'{phtF)M  
u6p nO  
2. 系统说明 {F$MZ2E  
\8-PCD  
R%%h=]  
l$!g#?w  
3. 建模&设计结果 dO[pm0  
}mQh^  
不同真实傅里叶透镜的结果： v0~*?m4  
_dw6 C2]P  
[YQ` `  
'ul~f$ V  
4. 总结 @I0[B<,:G  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 E{Y)=tW[  
%-, -:e  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 0VlB7oF  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 R`emI7|  
-]vPF|  
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。 zE4TdT1y|  
pr"~W8  
应用示例详细内容 @D&}ZV=J  
iN@+,]Yjl  
系统参数 7S]akcT/  
CXiSin  
1. 该应用实例的内容 /M8&`  
yBwCFn.uP-  
73d7'Fw  
XnI)s^  
g6T /k7a  
2. 仿真任务 n42XqR  
hNJubTSE+)  
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。 _0]{kB.$_  
Sg}]5Mn`  
3. 参数：准直输入光源 Rd{#cW~  
=^A/&[&31  
V9i[dF  
$X:r&7t+Q[  
4. 参数：SLM透射函数 h$y0>eMWs  
YF<;s^&@u  
,~,{$\p   
5. 由理想系统到实际系统 J+6bp0RIh  
2OJ=Xb1  
7IH^5r  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 8'X:}O/  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 A~UDtXN*4  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 h,C?%H+/0Q  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 {:r8X  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 9&uWj'%ia  
n9Xssl0  
v"dj%75O?e  
92HxZ*t7km  
_~b$6Nf!83  
应用示例详细内容 ;/phZ$l  
`CXAE0Fx  
仿真&结果 tag~SG`ov  
:. ja~Q  
1. VirtualLab中SLM的仿真 +WP
  
g0B
Jj=  
 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)。 SXx2   
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 fhZD#D  
 为优化计算加入一个旋转平面 !(EJ.|LH  
h5?yrti  
(X"WEp^Q{I  
L3g}Z1<!$  
2. 参数：双凸球面透镜 L:g!f  
_jW}p-j  
ch%-Cg~%  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 !wttKUO?  
 由于对称形状，前后焦距一致。 s
-He  
 参数是对应波长532nm。 1$g]&'  
 透镜材料N-BK7。 iX{Lc+u3  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ['S
Ze0  
phA^ kdW  
SH/KC  
loLN ~6  
/J"U`/ {4  
6(`Bl$M9  
3. 结果：双凸球面透镜 )`ZTu -|  
clZjb  
u-a*fT  
 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。 mGmkeD'  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 Nuw_,-h  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 2Rp5 E^s  
y0R5YCq\":  
: _>/Yd7-&  
Q( C\X  
K)AJx"  
4. 参数：优化球面透镜 CR-6}T  
#*[G,s#t^  
ad1%"~1  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 +([ iCL  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 q>T7};5m2  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 F~cvob{  
 透镜材料同样为N-BK7。 o1"MW>B,4  
>!vb;a!  
{/x["2a1  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Q_bF^4gt  
RfMrGC^?  
8jE6zS}m  
}?pY~f  
5. 结果：优化的球面透镜 S[bFS7[  
_z<y]?q  
c8cV{}7Kb  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 (1r.AG`g  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 tkFGGc}w\  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 k:Iz>3O3]  
wj fk >  
2[W1EQI  
$ePBw~yu  
6. 参数：非球面透镜 3%<Uq%pJ  
KrhAObK  
0k?ph$  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 9Se7 1  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 vxxa,KR/y  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 R0R
 Xw  
'Jb6CRn  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 S+Aq0
B<  
wL'tGAv  
[/}y!;3iXM  
FF"6~  
smpz/1U  
7. 结果：非球面透镜 s}]qlg  
y`?{2#1H  
Hnv{sND[  
 生成期望的高帽光束形状。 18|i{fE;  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 "x.|'  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ~:Jw2 P2z
 
a}Db9=  
}E5oa\1u  
sE4=2p`x  
47R4gs#W  
8. 总结 !%' 1x2?  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 8]6u]3q#  
ESk<*-  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 pSQ)DqW  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 biCX:m+_?  
qc}r.'p  
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。 =#N;ZG  
Ex'6 WN~kD  
扩展阅读 \bze-|C  
CKShz]1  
扩展阅读 as1ZLfN.  
 开始视频 z z@;UbD"  
-     光路图介绍 -jc8ku3*  
 该应用示例相关文件： SbNs#  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 tn-_3C  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 T~%}(0=m