[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) OY`B{jV-  
应用示例简述 &[-(=43@  
1. 系统细节 +`Z1L\gmA  
 光源 oM~y8O  
— 高斯激光束 =9a2+v0  
 组件 8mreHa  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 :9UgERjra  
— 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 ,-y9P  
 探测器 :uo1QavO@,  
— 视觉感知的仿真 tf~B,?  
— 高帽，转换效率，信噪比 kKSGC?d  
 建模/设计 _K~h? \u  
— 场追迹： AYA{_^#+3  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 A ]A{HEX  
W%g*sc*+  
2. 系统说明 ls 5iE  
13!@LbC  
! dzgi:  
>s{I@#9  
3. 建模&设计结果 .r<aPy$  
':wf%_Iw  
不同真实傅里叶透镜的结果： elCYH9W^  
Z;.-UXat  
/e'3\,2_  
?J\&yJ_B  
4. 总结 :x\[aG9  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 `-L?x2)U  
+'?Qph6o,7  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 .*z
S2z  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 JnBUW"  
nHm}^.B*+  
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。 lnZ{Ryo(  
LlQsc{Ddf  
应用示例详细内容 !2L
X+*;  
:X;G]B .  
系统参数 =:WZV8@%  
!!1?2ine  
1. 该应用实例的内容 m@2E ~m  
"Lbsq\W>  
dEoIVy_9R  
]<f)Rf">:`  
ANhtz1Fl  
2. 仿真任务 ]nTeTW  
h&<"jCjL
 
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。 2zBk#c+
  
Js,!G  
3. 参数：准直输入光源 NfgXOLthM  
r6m^~Wq!}  
F(G..XJQ  
&uNec(c  
4. 参数：SLM透射函数 T`bYidA  

*4cuWkQ,  
TrjyU  
5. 由理想系统到实际系统 g&Vhu8kNIA  
7OV^>"S  
tDK@?PfKz  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 +MoUh'/u  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 pi"H?EHk  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 H%wB8Y ]  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 Cy~IB [  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 @?,x3\N-  
 =z.j{%  
]E
iM~n  
Ln&pe(c  
\`n(JV  
应用示例详细内容 L<F8+a7i  
I\@r~]+y  
仿真&结果 U4!bW  
RM2Ik_IH[l  
1. VirtualLab中SLM的仿真 .a%6A#<X  
clE9I<1v  
 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)。 Ni_H1G  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 Xoe|]@U`  
 为优化计算加入一个旋转平面 -$d?e%}#  
O<m46mwM  

&`^(dO9  
jBLTEb  
2. 参数：双凸球面透镜 L AQ@y-K3  
7)rQf{q7  
xIM,
0xM2  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 CNB weM  
 由于对称形状，前后焦距一致。 "-4|HA  
 参数是对应波长532nm。 V}E['fzBFV  
 透镜材料N-BK7。 .n 9.y8C  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ;d?BVe?  
'P.y?  
GkAd"<B  
c1H.v^Y5  
*lfjsrPu  
{53FR  
3. 结果：双凸球面透镜 46?z*~*G  
XcJ5KTn  
9jal D X  
 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。 m<gdyY  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 *p{p.%Qs:  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 |~9rak,  
vXJs.)D7  
Jf^3nBZ  
@2Z|\ojJ  
wT@Z|.)  
4. 参数：优化球面透镜 9ihg[k  
{j wv+6]U  
N.|F8b]v  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 $Itmm/M  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 }<Ydj .85  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 7K"3[.  
 透镜材料同样为N-BK7。 }e7Rpgu  
(Jq m9  
L$ T2 bul  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 c&c  
RXXHg  
4 ]oe`yx  
`,O7
S9]R+  
5. 结果：优化的球面透镜 1jC85^1Taq  
)<x9t@$  
F8%^Ed~@  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 4H 6t" X  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 @]Q4K%1^"  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 S^s-m
d>  
!}=eXDn;A_  
Au2^ T1F  
dsIbr"m  
6. 参数：非球面透镜 MTYV~S4/  
9SC1A-nF  
ruaZ(R[  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 ,2AulX1  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 |gkNhxzB  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 L=(-BYS  
CI*Je
dO]  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 u>fs yn9c  
/KH85/s  
lBP?7`U  
v&:[?<6-  
t[|rp&xG  
7. 结果：非球面透镜 or-k~1D  
zlLZ8b+  
0+mR y57  
 生成期望的高帽光束形状。 5Sl"1HL  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ;(K/O?nrJ  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 +[}y` -t  
GW {tZaB  
F-kjv\  
-~z@W3\  
7sVM[lr<  
8. 总结 1F.._5_"]  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 kR+}7G+  
z,;XWv?  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 B1X&O d  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 }w)}=WmD  
,u@:(G  
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。 J_F\cM   
/[c_,G""  
扩展阅读 PE{<'K\g  
"OwM' n8  
扩展阅读 x)80:A}  
 开始视频 A8ViJ  
-     光路图介绍 D*UxPm"pw  
 该应用示例相关文件： Ee5YW/9]  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 Z +/3rd  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 M8lw; (