[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) e>0gE`8A  
应用示例简述 cDS\=Bf  
1. 系统细节 T5|e\<l  
 光源 Y \Gx|  
— 高斯激光束 @CMEmgk~  
 组件 xIA]5@;a  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 SP.k]@P  
— 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 S#kYPe  
 探测器 [4w*<({*  
— 视觉感知的仿真 $7"
Y/9Y  
— 高帽，转换效率，信噪比 qF\w#nG  
 建模/设计 qA0PGo  
— 场追迹： .J<t]  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 Qp7h|<  
0 30LT$&!  
2. 系统说明 u8.F_'`z  
fqjBor}  
1oe,>\\  
t0,=U8]w  
3. 建模&设计结果 F/x2}'
 
DL`8qJ'mJs  
不同真实傅里叶透镜的结果： x$;RfK2&p  
<?s@-mpgN  
p4V*%A&w  
eR%\_;}7;  
4. 总结 .' }jd#  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 1w~PHH`~  
s]]lB018O\  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 63'm @oZ  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ; [G:  
-L+kt_>  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 7Xx3s@  
f0vO(@I  
应用示例详细内容 .fbY2b([  
!( >U3N  
系统参数 )$RV)  
![;={d0  
1. 该应用实例的内容 1RJFPv  
U0t|i'Hx  
T%% 0W J  
~Oa$rqu%m  
3_<l`6^Ns/  
2. 仿真任务 8tQ;N'  
"I66@d?  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 cI P.5)Ca  
u$yXuFj/  
3. 参数：准直输入光源 jYi,oE  
=* G3Khz!  
rCwE$5 b  
hs[x\:
})/  
4. 参数：SLM透射函数 d\uN  
Q66 +  
+q'\rpt  
5. 由理想系统到实际系统 }/dk2!?ig  
}[Z'Sg]s  
("\{=XAQ  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 jB8Q% {%  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ||JUP}eP  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 E/g"}yR  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 K fD.J)  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 KJRAW]?{  
kN.;;HFq#  
j1KNgAo<4  
tBbOxMm0  
g]lEG>y1R  
应用示例详细内容 n1J u=C  
wn.~Dx  
仿真&结果 W?5')  
y QClq{A  
1. VirtualLab中SLM的仿真 ])wdd>'  
gzIx!sc  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 BbI%tmA7  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 #h?IoB7  
 为优化计算加入一个旋转平面 db~^Gqv6k  
gYD1A\  
Ss+F  
HwHF8#D*l  
2. 参数：双凸球面透镜 _;BwP  
j@>D]j  
Up{[baWF  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 *{3d+j/?/  
 由于对称形状，前后焦距一致。 IplOXD  
 参数是对应波长532nm。 g3z/yj  
 透镜材料N-BK7。 EY)2,  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 B W<Dmn  
eCYPd-d  
HohCb4do  
+P^ ;7"H  
~ubvdQEW  
 !BsQJ_H  
3. 结果：双凸球面透镜 =0pt-FQ  
xj3qOx$  
1(gs({  
 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。 hyH[`wiq  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 $Z:O&sD{  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 mux/\TII  
eR$@Q  
qD{1X25O  
Ipk;Nq  
}:0_%=)N<  
4. 参数：优化球面透镜 f' ?/P~[  
R9U{r.AA  
--WQr]U/  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 riDb!oC  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 fOV_ >]u  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 Am<5J,<uy  
 透镜材料同样为N-BK7。 =]%JTGdp(  
; ~pgF_  
krUtOVI  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 L[x`i'0B  
M7TLQqaF  
'XK 'T\m  
.xN<<+|_v'  
5. 结果：优化的球面透镜 L,}'ST  
ib=)N)l  
%T({;/  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 nGH6D2!F  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 =SJ#6uFS  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 jE*{^+n  
*'>_XX  
7?*+,Fo#  
;7'O=%  
6. 参数：非球面透镜 'z$$ZEz!C  
*?FVLE  
pF{jIXu  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 -G(me"Cu  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 O] @E8<?^  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 <Ht"t]u*Bn  
vGkemJ^/  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 =W~7fs  
|V a:*3u  
{<42PJtPY  
DpRMXo
[  
C%z)D1-  
7. 结果：非球面透镜 2][9Wp  
Gyq 6?  
\Y4(+t=4  
 生成期望的高帽光束形状。 dKzG,/1W[m  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 5T x4u%g  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。
.C'\U[A{  
"^#O7.oVi+  
ciblj?"Wi  

7kLurv  
,Y:oTo=~  
8. 总结 sY;h~a0n  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 0t7N yKU  
uj8saNu  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Z[#8F&QV!m  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 G"/;Cq=t  
3Bl|~K;-  
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。 1dN/H)]  
WZ'<iI  
扩展阅读 ]64Pk9z=  
L1SX2F8
  
扩展阅读 w){B$X
  
 开始视频 }b456J  
-     光路图介绍 $MR1 *_\V  
 该应用示例相关文件： *j3U+HV  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 Cog}a  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 RN`TUCQL