[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) rt~X(S  
应用示例简述 xYwb
bFGrG  
1. 系统细节 Aoa0czC~  
 光源 G9VzVx#T#  
— 高斯激光束 o_\b{<^I  
 组件 Y`(I};MO  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 Th,2gX9  
— 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 @ZX{q~g!  
 探测器 GSpS8wWD }  
— 视觉感知的仿真 ?hDEFW9&^x  
— 高帽，转换效率，信噪比 sV[|op  
 建模/设计 'u696ED4  
— 场追迹： !uHI5k,f  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 q{ctHsQ(9  
\nxt\KD  
2. 系统说明 lbv, jS  
EQ=Enw1[  
2d1'!B zDA  
*=;=VUu5  
3. 建模&设计结果 1U"Y'y2  
AKAAb~{  
不同真实傅里叶透镜的结果： u)Y#&qA  
7Uj[0Awn  
s0nihX1Z-  
|AWu0h\keO  
4. 总结 H5
6e#:[$  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 &ul9N)A  
=20Q!wcu  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 IFv2S|  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 q2/Vt0aYx  
pr;L~$JW  
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。 #Q$4EQB  
wbr"z7}  
应用示例详细内容 _Yh4[TT~/  
ff:&MsA|,  
系统参数 _fa]2I  
_$=xa6YA  
1. 该应用实例的内容 Xr
iVHb  
#lct"8  
?W(wtp,o  
:fj}J)9'xW  
crhck'?0  
2. 仿真任务 (bBetX  
Dri1A%  
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。 ]AHi$Xx  
-z|idy{  
3. 参数：准直输入光源 }"cb^3  
@
pG\5Jnf  
j?&FK
 
sV77WF  
4. 参数：SLM透射函数 T`WFY  
Qy3e,9nS  
ZE=~ re  
5. 由理想系统到实际系统 @Qx;J<{+g  
:*oI"U*f  
nFB;!r  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 fqZ!Bi  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 PD/~@OsxU  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 6DR8(j)=[%  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 1C|j<w=i  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 ^lQ-w|7(  
FS@SC`~(  
+ S%+Ku  
,*%8*]<=  
Cu|n?Uk  
应用示例详细内容 }
e@j(*8  
[J*)r8ys  
仿真&结果 H$[--_dI{  
D(r|sw  
1. VirtualLab中SLM的仿真 tHu8|JrH+  
/Fv1Z=:r  
 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)。 [I^SKvM  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 p 3_Q  
 为优化计算加入一个旋转平面 5Y,e}+I>  
0`S!+d  
G A7  
^#Wf  
2. 参数：双凸球面透镜
+"SBt}1  
Nf;vUYP  
'+}hVfN  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 Kt^PL&A2  
 由于对称形状，前后焦距一致。 Qe4  
 参数是对应波长532nm。 Dn6DkD!  
 透镜材料N-BK7。 lv\2vRYw-  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 UIu'x_qc  
 !c*^:0  
(Hn,}(3S  

nxH
$$}9  
I{RktO;1  
2'x_zMV  
3. 结果：双凸球面透镜 {$s:N&5  
ZRX>SyM
 
A2+t`[w  
 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。 '17=1\Ss6;  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 |YlUt~H>  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 %`}Qkb/Lyh  
OsK=% aDpj  
_@@S,(MA  
fqr}tvMr=T  
jf%Ydr}`  
4. 参数：优化球面透镜 ae^xuM?7  
,Tr12#D:  
sF|$oyDE  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 Q \{\uJ x  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 "~+K`*0r8  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 '@:;oe@]  
 透镜材料同样为N-BK7。 L@2H>Lh35  
ZPMEN,Dw  
@lJGdp  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 [XQNgSy?z  
Z>D7C?v:(  
xQD#; 7  
/vQ^>2X%
 
5. 结果：优化的球面透镜 2dq{n.cgs  
JRo{z{!O6  
&R8zuD`#  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 R]r~TJ o  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 2N]y)S_<V  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 )WFUAzuN,  
\{&55>  
}5]NUxQ_  
kB8
l`| I  
6. 参数：非球面透镜 W!Xgse3  
$@U`zy
"Y  
?(|!VLu  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。
*r%  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 GV2}K <s  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 \(z)]D  
Jz-f1mhQV  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 i$F)h<OU+  
.O,gl$y}  
t=pG6U  
V}JW@  
mDq01fU4  
7. 结果：非球面透镜 7 yi>G  
,wFLOfV@  
MJD4#G  
 生成期望的高帽光束形状。 C qxP@  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 BHU[Rz7x  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ']dTW#i  
8+!$k!=X  
lz>5bR'  
Lr+2L_/v`  
L,l+1`Jz  
8. 总结 '1mygplW  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 N@)g3mX>  
TJVNR_x  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 :l7\7IT  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 8"4`W~ 3  
``NjNd  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 nyDqR#t  
f{+8]VA  
扩展阅读 a$KM q>  
dXOjaS# ~  
扩展阅读 `P GWu1/  
 开始视频 \q,w)BE  
-     光路图介绍 N-NwGD{  
 该应用示例相关文件： 5]F9o9]T  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 UIyOn` d"  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 O ,DX%wk,