[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) \;w+_<zE5{  
应用示例简述 3YyB0BMW  
1. 系统细节 xm@vx}O:  
 光源 iyw"|+  
— 高斯激光束 1LTl=tS#  
 组件 @\,WJmW  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 Jsee8^_~  
— 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 d($f8{~W  
 探测器 g{&a|NU^  
— 视觉感知的仿真 4qtjP8Zv[  
— 高帽，转换效率，信噪比 zbt>5S_  
 建模/设计 ipB*]B F[  
— 场追迹： r
>N5^  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ;m{*iKL6{  
=;.#Bds  
2. 系统说明 9/OB!<*V|  
U[\aj;g)  
_ukKzY  
i7:R4G(/#  
3. 建模&设计结果 g>h5NrDN  
bd[zdL#4K  
不同真实傅里叶透镜的结果： :]%z8,6k  
ar
.w'z
 
C'C'@?]  
gd>Op  
4. 总结 k$nQY  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 8fzmCRFH  
j[!'l,I  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ,5" vzGLJ  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 rf"%D<bb  
hETTD%  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 Gd$odKtI  
1<_i7.{k  
应用示例详细内容 ^\kv>WBE  
8M m,a  
系统参数 kd9rvy0oK  
ai% fj*  
1. 该应用实例的内容 -[?q?w!?  
hPt(7E2ke~  
=/MAKi}g  
4CO:*qG)o  
0}]k>ndT  
2. 仿真任务 gCAWRNp  
]Lq9Ompf(t  
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。 V2kNJwwk  
_|.q?;C]$  
3. 参数：准直输入光源 Ie>)U)/$  
N<ww&GXBX  
`i0RLGze  
$-9m8}U(Y  
4. 参数：SLM透射函数 UahFs  
SlvQ)
jw%  
RrSo`q-h+  
5. 由理想系统到实际系统 \MM(w&  
+^hFs7je)  
eX$P k:  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 @~Z:W<X  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 z-nhL=  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 +.MHI  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 }~$zdgMT  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 <N^2|*3  
<\@JbL*  
:WejY`}H%  
;cI
s$  
*,!6#Z7  
应用示例详细内容 bWAhK@epI  
1cWUPVQ  
仿真&结果 R+IT)2  
8E1swH5z
 
1. VirtualLab中SLM的仿真 5'gV_U  
~0r:Wcj
x  
 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)。 +K2jYgy  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 "Q;n-fqf  
 为优化计算加入一个旋转平面 xS]=WO*  
'cJHOd  
1t/#ZT!X/  
mjG-A8y  
2. 参数：双凸球面透镜 >lxhXYp  
\gy39xoW(  
k8w }2Vw  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 he;;p="!*  
 由于对称形状，前后焦距一致。 J
SQNx2VqQ  
 参数是对应波长532nm。 IBr?6_\%"4  
 透镜材料N-BK7。 #WlIH7J8Tc  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 B'B,,Mz
 
 6!])\Ay  
gy/z;fB  
?"[b408-  
dM8`!~#&PI  
vFXih'=_  
3. 结果：双凸球面透镜 Au08k}h<G  
!},_,J~(|  
m[,! orq  
 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。 OF'y]W&  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ,-#8/9ts  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。  RSXYz8{  
J@w Q3#5a  
Q1? !,a  
]Ec\!,54u  
k2o98bK&;  
4. 参数：优化球面透镜 f}b= FV{  
JlJy3L8L  
FP=%e]vJ  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 =m6;]16D  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 cLn&b}8'  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 -v#0.3zm  
 透镜材料同样为N-BK7。 ^c" wgRHc<  
0@[]l{N  
|u{NM1,  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ]P;Ng=a  
],9%QE  
86$9)UI  
Mq;m+{B  
5. 结果：优化的球面透镜 zLdi  
Hy~kHBIL  
;LM`B^Q]s  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 v:kTZB  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 qV2aa9p+  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 /iFtW#K+  
8%v1[Wi  
45fk+#  
3:1 h:Yc<  
6. 参数：非球面透镜 Y}BT| "  
^Rriu $\  
~Qjf-|  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 swEE >=  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 N9 yL(2  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 `) s]T.-  
kX!TOlk3  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 | wuUH  
>DqV^%2l  
uaN0X"  
Q^=drNV  
CqGi 2<2  
7. 结果：非球面透镜 ,x#5.Koz  
\UZlFE  
P5/\*~}  
 生成期望的高帽光束形状。 ~kM# lh7At  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 *m$P17/C  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ";\na!MT  
I\eM8`Y$  
#_)<~  
,kiyxh^  
{x$WBy9  
8. 总结 uEqL Dg  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 i!5zHn  
\!D<u'n  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Te&F2`vo  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 dJ~AMol  
d'Cn] <  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 M}Sn$h_  
-'ff0l  
扩展阅读 '*K}$+l  
\/E+nn\)  
扩展阅读 N,N9K  
 开始视频 ;VVKn=X=S=  
-     光路图介绍 "_!D b&AH  
 该应用示例相关文件： -DWyKR= j"  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 t2V|moG  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 yb{ud