[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) D<|$ZuB4  
应用示例简述 b b.UtoPz  
1. 系统细节  JJmW%%]i  
 光源 d%.|MAE  
— 高斯激光束 _QEw=*.<  
 组件 mPHto-=fB  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 YC')vv3o(  
— 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 $v #  
 探测器 ]tf`[bINP  
— 视觉感知的仿真 |'z24 :8  
— 高帽，转换效率，信噪比 NU3TXO  
 建模/设计 4\5i}MIS0  
— 场追迹： zjh:jrv~  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ZuybjV1/f6  
0|.jIix;  
2. 系统说明 /(*Ucv2i}T  
[T,Hpt  
o$eCd{HuX  
2Z%n "z68  
3. 建模&设计结果 ^lt2,x  
qZ'2M.;  
不同真实傅里叶透镜的结果： yo/;@}g}  
=yz"xWH  

g(W+[kj)  
1G7l+6w5~^  
4. 总结 !+A%`m  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 |9=A"092{  
\pfa\,rW  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 T.3{}230<  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 9:Oz-b  
vi *A5  
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。 ]XbMqHGS  

/ Ws>;0  
应用示例详细内容 &R?`QB2/  
=PciL
h
 
系统参数
kl]MP}wc  
/AADFa  
1. 该应用实例的内容 Zp3-Yo w2  
v@tEHRadz  
U 7.kYu  
pB\:.?.pd  
)ds]fvMW]N  
2. 仿真任务 Lc5zu7ncg  
X=KW >  
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。 \cCH/  
38D5vT)n  
3. 参数：准直输入光源 @B(oq1i@  
l=p_  
cI'n[G  
\Q(a`6U  
4. 参数：SLM透射函数 P O 5Wi  
vReX7  
'I&0$
<  
5. 由理想系统到实际系统 ,c
|MB  
8 5X}CCQ  
w(&EZDe  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 R%RxF=@  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 F`m}RL]g  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 >fzyD(>  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 c>K]$;}  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 l;0([_>*j  
MGsQF#6]  
X':FFD4h  
 e|!'  
lQ`=PFh  
应用示例详细内容 }n4 T!N  
+4_,, I  
仿真&结果 m..ajYSQ  
sdZ$3oE.  
1. VirtualLab中SLM的仿真 K~vJ/9"|R  
P0}{xq'k9v  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 ?&#LmeZ}K  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 F-wAQ:  
 为优化计算加入一个旋转平面 88v8lt;R  
3 R
+e  
s{Qae=$Q  
[oVM9Q  
2. 参数：双凸球面透镜 yy8-t2V  
} 7 o!  
>-I <`y-H  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ?'6@m86d  
 由于对称形状，前后焦距一致。 aE5-b ub c  
 参数是对应波长532nm。 H]R/=OYBUh  
 透镜材料N-BK7。 bpwA|H%{M  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 qx5`l
m~L  
/S]RP>cQ  
cb /Q<i  
|qn2b=  
q7Hf7^a  
F]yB=  
3. 结果：双凸球面透镜 "jum*<QZz  
=0d|F 8  
U_"!\lI_yg  
 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。 a
NEah  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 cZxY,UvYa  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 lf7bx}P*  
'_G\_h}5  
X6G{.Vh"  
xKSQz  
'-%1ILK$3r  
4. 参数：优化球面透镜 UmWXv#q\l  
6P{^j  
X>[i<ei  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 T06(Q[)  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 Mqd'XU0L  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 60!%^O =  
 透镜材料同样为N-BK7。 z
)^|.  
HJAiQ[m5s  
T"z<D+pN  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ~|}]  
9-c3@>v  
Y.Zd_,qy  
wu.l-VmGp)  
5. 结果：优化的球面透镜 #-;W|ib%z  
nv:Qd\UM  
1 jidBzu<  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 "sN%S's  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 G{} 2"/  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 jjV'`Vy)  
_cs(f<>oCO  
ki'$P.v{$w  
G*9>TavE  
6. 参数：非球面透镜 }i~k:kmV  
(kLaXayn  
$os]$5(  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 @.W;3|~qc  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。
 B(;MI`  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 py'vD3Q  
\l:R]:w;ZI  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ;-Yvi,sS+  
z^QrIl/<c2  
jhm3:;Z  
bZYayjxZ5i  
#<*.{"T  
7. 结果：非球面透镜 [ey# ,&T  
@A1f#Ed<
 
[~{F(Le  
 生成期望的高帽光束形状。 "u^Erj# /  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。  :RnUNz  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 u8zL[]>  
.|O T#"LP  
wb.yGfJ  
PeIx41. +s  
eC!=4_lx)  
8. 总结 64?HqO 6(  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 zo
?RFn  
0*XsAz1,9  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ev$:7}h=  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 i=xh;yb|  
OvX&5Q5  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 d0 )725Ia  
|E1U$,s~u  
扩展阅读 M1/d
7d  
|jiIx5qr  
扩展阅读 Lm4`O%  
 开始视频 fmuh9Z  
-     光路图介绍 A]|w1nq  
 该应用示例相关文件： <,)R`90_X6  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 qk<jvha  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 K KB+o)*W