[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) T0=%RID%=  
应用示例简述 SWrP0Qjc  
1. 系统细节 pa)2TL/@  
 光源 xgV(0H}Mf  
— 高斯激光束 rS
^+y{7  
 组件 F2#s^4Ii  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统  YD|;xuh  
— 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 iGkwKj  
 探测器 L?slIGp%-  
— 视觉感知的仿真 k-N` h  
— 高帽，转换效率，信噪比 "ABg,
^jf  
 建模/设计 xpjv@P  
— 场追迹： 1so9w89  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ueD_<KjE=  
?z
$^4u3  
2. 系统说明 Oj~4uT&"  
,8^QV3  
W+&<C#1|]  
/>,KWHR|:  
3. 建模&设计结果 PA_54a9/<  
0M_~@E*&  
不同真实傅里叶透镜的结果： s}5,<|DL  
py8)e7gX=  

x'IYWo ]  
U3UDA  
4. 总结 3+
>;$  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 &W@#pG  
k9Xv@v  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 dNg5#?mzT5  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 N& 683z  
GjD^\d/  
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。 zF-R$_]av  
}cPH}[$zF  
应用示例详细内容 7)U08"  
-mur`tC  
系统参数 EFqYEDXW  
2Sg^SZFH+o  
1. 该应用实例的内容 [zv@}@$  
)EhRqX9  
Je1'0h9d  
#o/  
%{*A@jQsg  
2. 仿真任务 aI'MVKwMk  
4u.Fy<+@4M  
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。 zOfMKrRG  
v:7_ZD6kR  
3. 参数：准直输入光源 e"@Ag:r@a  
Z;qgB7-M  
 a\@k5?  
dbG5Cf#K\  
4. 参数：SLM透射函数 Uxl7O4J@H  
&u}]3E'-k  
{I:nza  
5. 由理想系统到实际系统 3
J!J#  
W8>
<  
2iV/?.<Z&  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 LZ 3PQL  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 b Y^K)0+^s  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 :)eU)r"s4  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 $(=0J*ND"  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 }3DZ`8u  
_ \LPP_  
u>y/<9]q8  
M?QK4Zxb6U  
=(cfo_B@K  
应用示例详细内容 ZKp9k6  
f(Uo?_as  
仿真&结果 $FM:8^  
ZtofDp5B  
1. VirtualLab中SLM的仿真 QGoBugU  
;T,`m^@zf  
 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)。 N}rc3d#  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 oT}-i [=}  
 为优化计算加入一个旋转平面 |ycN)zuE  
lKyeG(  
?Zv>4+Y'  
i~sW_f+  
2. 参数：双凸球面透镜 nSR<(-j!  
p/WE[8U  
d"U'\ID2y  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 RJ0:O  
 由于对称形状，前后焦距一致。 L+N;mI8  
 参数是对应波长532nm。 t[=teB v<  
 透镜材料N-BK7。 ^9`S`Bhp  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 /4wPMAlb  
d:{#Dk#  
{wwkbc*  
H5X.CcI&}  
9JBVG~m+  
sOb=+u$$9  
3. 结果：双凸球面透镜 +txHj(Y`  
]rMHO  
h4geoC_W2  
 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。 %RD%AliO}K  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ^w6~?'}  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 + )lkHv$R  
)gPkL r  
Qt
(4N!j  
/Ps5Og  
r[W Ir|r7  
4. 参数：优化球面透镜 8Luw<Q  
qku}cWD9/_  
-![>aqWmj1  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 *h4x`luJ  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ''3b[<  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 JthW"{E  
 透镜材料同样为N-BK7。 JK9 J;c#T  
o%_Hmd;_'  
gBd@4{y6C.  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 )7;E,m<:tO  
e{E8_2d  
F|! ib5  
s^zX9IVnp  
5. 结果：优化的球面透镜 'd |*n#Dqc  
c#<p44>U  
(y!V0iy]  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 z( ^ r  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 _,bDv`>Ra  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 U])$#/ v  
+LB2V3UZ  
cu )w6!f  
\Jm^XXgS  
6. 参数：非球面透镜 cTu"T
u\Qw  
\?~cJMN  
(Y:?qy  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 U
C..)9  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 `FHKQS5  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 /M5R<rl  
ck\TTNA  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 BVe c  
. l-eJ  
A| s\5"??  
nk.j7tu  
 @s7wKk  
7. 结果：非球面透镜 i>{.Y};  
d$#DXLA\P  
<Oihwr@5<  
 生成期望的高帽光束形状。 A?4s+A@Eg  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 Ee097A?1vj  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 k4+Q$3"  
_qvzZ6  
c$b~?Mx  
Bh5z4  
f <pJ_  
8. 总结 ]CGH )4Pe  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 +V9<ug6T  
:)DvZxHE@  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 h)pYV>!d  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 z#Db~  
q"$C)o  
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。 F42?h:y8I  
'tn-o  
扩展阅读 /33m6+  
.M([
n-  
扩展阅读 P\{}yd  
 开始视频 O\q-Ai  
-     光路图介绍 
4`'V%)M  
 该应用示例相关文件： H{I,m-  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计
?L+|b5
RS  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 IXC2w*'m