[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) j6~`C ?(  
应用示例简述 7UGc2J  
1. 系统细节 5S!j$_(  
 光源 qC"`i}7  
— 高斯激光束 K@%T5M4j  
 组件 m9sck:g#L1  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 1@ &J"*  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 -!qjBK,`X  
 探测器 u9~Ncz  
— 视觉感知的仿真 x|Pz24yP9  
— 高帽，转换效率，信噪比 u,`3_I^  
 建模/设计 IDw`k[k  
— 场追迹： ;r~1TUKb  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 `AvK8Wh<+  
?u:mscb  
2. 系统说明 Gf
9sexn]l  
d}Guj/cx,  
7kA+F+f  
'jE/Tre^  
3. 建模&设计结果 He4HIZ  
KehM.c^  
不同真实傅里叶透镜的结果： WbhYGcRy  
V#.pi zb  
O;V^Fk(  
O43"-  
4. 总结 .>[l@x"  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 xr@;w8X`^  
7G;1n0m-T  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 I0Allw[  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 iHc(e(CB<  
}:{ @nP  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 ?SO
!INJ  
p^q/u  
应用示例详细内容 lg2I|Z6DH  
Yy]TU} PY  
系统参数 &s}sA+w  
Uf7ACv)Dn  
1. 该应用实例的内容 _%Xp2`
m  
z^T;d^OJc  
Ja5od  
8tv4_Lbx  
D*VO;?D  
2. 仿真任务 X)Tyxppf'  
6bjZW ~  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。
W)D?8*  
[.xc`CF  
3. 参数：准直输入光源 Hf1b&8&:K  
??P\v0E  
:*[mvF  
SDSP4W5  
4. 参数：SLM透射函数 s?S e]?i  
h@1/  
Wtk|}>Pf  
5. 由理想系统到实际系统 YryMB,\  
{:_*P TVk  
J"GsdLG.-  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 q&&"8.w-  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 lqh:c  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 }S')!3[G  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 xZ%3e sp  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 <3N\OV2  
''q;yKpaz  
iR{@~JN=)  
#?D[WTV  
/y
4A?*w6  
应用示例详细内容 ZrNH:Z:5  
QQ{*j7i)  
仿真&结果 Q7F4OS5b  
cL.>e=x$  
1. VirtualLab中SLM的仿真 AB+lM;_>  
~l] w=[ z  
 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)。 JgP%4)]LV  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 =MM+(mD  
 为优化计算加入一个旋转平面 (vi^ t{k  
L[Y$ `e{zd  
{2 T:4i5  
K%/\XnCY  
2. 参数：双凸球面透镜 >0 o[@gJl  
Pj g#  
[)8O\/:  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 lWJYT<kt  
 由于对称形状，前后焦距一致。 Gx4uf  
 参数是对应波长532nm。 8dt=@pwx&  
 透镜材料N-BK7。 };"_Ku4#-  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 nZL!}3@<  
%yKcp5_  
?5lO1(  
5"!K8 N  
OtQ]\:p7  
o>d0R w4h  
3. 结果：双凸球面透镜 +"WNG  
"W4|}plnu  
[9~EH
8  
 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。 7TypzgXNe  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 zp'hA  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 y/_=  
9h-S,q!  
=)i^E9
 
4XJ']M(5;  
0v1~#KCm  
4. 参数：优化球面透镜 pK_zq  
;"9Ks.  
Rw[!J
q  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 XS^du{ai  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 .v+J@Y a  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 3|G~_'`RLt  
 透镜材料同样为N-BK7。 l$l6,OzS@  
6fBA#Kb  
)G]J@36  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 HD$`ZV  
8<Yv:8%B6  
0lYP!\J3]%  
lq`7$7-4  
5. 结果：优化的球面透镜 ~WV1t][  
}y+a)2  
[-e$4^+9  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 j 7O!uUQQ  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 8/,s8u  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 mN R}%s  
o2]Np~`g,  
ga;t`5+d  
m)6-D-&7  
6. 参数：非球面透镜 /Q#eP m  
9nlj{(  
i \lr KA  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 @&Yl'&pn-R  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 n36@&q+B&  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 |Df`Aq(eYJ  
m#6p=E  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Xfg?\j/  
XC/M:2$  
!l.^]|  
7s:c
g  
| ObA=[j  
7. 结果：非球面透镜 vZ=dlu_t  
^tjM1uaZ5(  
^QHgc_oDm  
 生成期望的高帽光束形状。 = 4'r+2[  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 +f_3JL$  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 NcSi%]  
$3970ni,?O  
j \#y  
nvodP"iV  
i5*/ZA_  
8. 总结 ,|UwZ_.  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 D42!#  
[Mv'*.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。 [
e:ccm  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Zjc0R   
"Vwk&~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。 *t
DxwD7  
-Zg@#H  
扩展阅读 Fj<a;oV  
+~lPf.  
扩展阅读 ^Ri ; vM  
 开始视频 j(_6.zf  
-     光路图介绍 (|y@ftr@  
 该应用示例相关文件： c^,8eb7c  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 0{Zwg0&  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 s=#[>^?