[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) )*psDjZ7*  
应用示例简述 {[YqGv=fF  
1. 系统细节 = ]dz1~/  
 光源 l(3'Re  
— 高斯激光束 Ba"^K d`  
 组件 `'A(`. CL  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 q\\8b{~  
— 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 ~#HH;q_7m  
 探测器 kxr6sO~  
— 视觉感知的仿真 XwHu:v'=  
— 高帽，转换效率，信噪比 Z`SWZ<  
 建模/设计 Fy4<  
— 场追迹： t z +  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 &;r'{$  
ft~|  
2. 系统说明 5WtQwN~  
mMD$X[:  
i?&4SG+2~K  
CYTuj>Ww  
3. 建模&设计结果 Z=e[
!c  

p[af[!  
不同真实傅里叶透镜的结果： >Rl
0%!  
CA~em_dC  
v;N1'  
+7U A%q  
4. 总结 2m)kyQ  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 [t"_}t=w  
Q*mMF@-:  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 xy-$v   
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 {LMS~nx  
=hOj8;2  
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。 N>cp>&j
V  
LoV*YS
DAY  
应用示例详细内容 _4XoUE\\  
:e0R7sj  
系统参数 Yq)YS]  
&8:iB {n  
1. 该应用实例的内容 O>b&-U"R  
+aXk^+~j  
^Q43)H0
  
U:pLnNp`  
Lv,ji_  
2. 仿真任务 #Tg|aW$(*  
b Q9"GO<X  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 9Ww=hfb5UW  
"x=@,*Bk  
3. 参数：准直输入光源 xRTg [  
5wE !_ng>|  
9>.<+b(>!'  
!Wdt:MUI8  
4. 参数：SLM透射函数 *+,Lc1|\  
Jq?^8y  
B4*X0x  
5. 由理想系统到实际系统 )l[7;ZIw$  
oRvm*"8B  
dZ]\1""#H  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 kw-
Kx4 )  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 nkCRe  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 ,< )/45  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 YiI:uG!|D  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 O+8ApicjTc  
EDa08+Y  
K9z_
=c+  
Ie`SWg*WL  
%;B(_ht<-w  
应用示例详细内容 Lct+cKKU  
>{LJ#Dc6  
仿真&结果 QF.wtMGF&  
9>$%F;JP44  
1. VirtualLab中SLM的仿真 ^v'g~+@o  
wJ]$'c3  
 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)。 L[[H&#\  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 zm)CfEF 8  
 为优化计算加入一个旋转平面 [(e`b  
9OJ\n|,(  
D^R! |K/  
u):Rw  
2. 参数：双凸球面透镜 yQA"T
?  
6
Nd_YX  
>*Qk~kv<%  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 <4A(Z$ZX)  
 由于对称形状，前后焦距一致。 `v/tf|v6  
 参数是对应波长532nm。 /wCxf5q0  
 透镜材料N-BK7。 hoD[wAC  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ~BYEeUo;%v  
'$L= sH5  
.D2ub/er  
0 *Yivx6  
|#khwH  
t"74HZO>  
3. 结果：双凸球面透镜 ?k7/`gU  
a~N)qYL:  
aid)q&AcQ  
 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。 {D2d({7  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 7_'k`J@_  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 J`D<  
TXk"[>,:H  
fS$Yl~-m?  
pcxl2I  
O [ ;6E  
4. 参数：优化球面透镜 >,Swk3  
E6&uZr  
 D]>
86&  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 ?Kz` O>"6  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 wYxFjXm  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 'w$we6f  
 透镜材料同样为N-BK7。 &)'kX
  
w!Lb;4x ?  
1~ZHC[ `  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 0PX@E-n  
H-y-7PW*~  
F9G$$
%Q-Z  
+z/73s0~  
5. 结果：优化的球面透镜 K]azUK7  
Erymx$@P  
WAXrA$:3J  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 /SM#hwFxJ&  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 Hn2Q1lF-ip  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 R8Ei:f}  
I3=Sc^zz&V  
K>p:?w  
rO>wX_  
6. 参数：非球面透镜 2OOj8JS  
{}gk4xr  
z&G3&?Z  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 Rn^N+3o'M  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 sy#j+gZ   
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 @[N~;>  
f2K3*}P  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 '$nGtB5  
T//+&Sk[  
B'~i Z65  
L7'X7WYf&  
GnHf9 JrR  
7. 结果：非球面透镜 ll^O+>1dO  
4>eg@sN  
@)B5^[4(;  
 生成期望的高帽光束形状。 NNV.x7  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 |"&4"nwa  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 {*  _ W  
wA+4:CF@  
t#Yh!L6>  
Ho{?m^  
fC:\Gh5  
8. 总结 BiAcjN:Z  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 9_^V1+   
i; uM!d}  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 'n`$c{N<tM  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 m`6`a|Twp$  
)u:8Pv  
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。 a'.=.eDQ  
3Jit2W4  
扩展阅读 wY)GX  
Hd}t=6  
扩展阅读 g5]DA.&(  
 开始视频 u9%:2$[  
-     光路图介绍 PltPIu)F  
 该应用示例相关文件： [_GR'x'0x  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 6iS+3+  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 a.Vs>1