[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) k*;U?C!  
应用示例简述 4A@HR  
1. 系统细节 n
R,QG8  
 光源 C&Q[[k"kb  
— 高斯激光束 ks.p)F>]  
 组件 3iw3:1RZUZ  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 CbM~\6R  
— 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 U>*@VOgB  
 探测器 e">&B
]#}  
— 视觉感知的仿真 0x~+=GUN  
— 高帽，转换效率，信噪比 8i] S[$Fc  
 建模/设计 Vwp>:'Pu  
— 场追迹： ppIXS(  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 VQ('ejv}/  
aU;X&g+_)  
2. 系统说明 }}k%.Qb  
3\Xk)a_  
(.N n|lY<i  
,Dv*<La`\  
3. 建模&设计结果 7fypUQ:y  
9<rs3 84  
不同真实傅里叶透镜的结果： v+x<X5u  
]Y]]X[@  
9`92 >  
OiAuL:D  
4. 总结 Vyi.:lL _8  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 q(~jP0pj%  
^!^M Gzu  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 $&.(7F^D  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 -_9
*BvS]R  
>uZc#Zt  
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。
ILDO/>n  
D6lzcf  
应用示例详细内容 8zMGpY#  
uzQj+Po  
系统参数 02EX_tt),  
mQVlE__ub  
1. 该应用实例的内容 bJPKe]spJ=  
h(kPf]0  
*Jcd_D\-(1  
1^]IuPxq  
"\Dqtr w  
2. 仿真任务 1:<n(?5JI  
uG'S&8i_  
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。 J;XO1}9  

,k.")  
3. 参数：准直输入光源 +(x(Ybl#  
yqx!{8=V  
V"8Go;[
 
7p'pz8n`X  
4. 参数：SLM透射函数 t|V5[
n!  
MjQ>&fUK  
J0k!&d8  
5. 由理想系统到实际系统 & +`g~6U  
Rmn|!C%%K  
hy#nK:B  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 ? .B t.  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 Z~(X[Zl :  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 f8K0/z  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 *lZ V3F  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 U7U&^s6`  
uUp>N^mmVH  
zE8_3UC  
IX 6 jb"  
]4c*Nh%8  
应用示例详细内容 ^3vI
NF  
;XNC+mPK  
仿真&结果 $[HCetaqV  
a%m>v,  
1. VirtualLab中SLM的仿真 o:UNSr  
kn$SG  
 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)。 ZX-A}  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 \COoU("  
 为优化计算加入一个旋转平面 f[NxqNn
 
"<egm^Yq  
>G?*rg4  
3r^||(_u  
2. 参数：双凸球面透镜 c<q33dZ!*  
R'F\9eyA  
6C"${}SF`  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 KX\=wFbP)  
 由于对称形状，前后焦距一致。 ^Q0=Ggh  
 参数是对应波长532nm。 |jH Yf42Q  
 透镜材料N-BK7。 8:I-?z;S  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 0ZD)(ps|  
FN26f*/  
Zl#';~9W  
`|nJAW3  
g]M
gT-C|  
W
uWOC6^  
3. 结果：双凸球面透镜 ou)0tX3j  
 R'_F9\  
LCIe1P2  
 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。 l9%ckC*q  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 m(xyEU  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 phA{jJy?  
Wl&6T1A`"  
R Ee~\n+P^  
Y^#>3T  
BU
L<FTg  
4. 参数：优化球面透镜 Z~w?Qm:/  
NeEV=+<-G  
2S@Cj{R(  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 UBnHtsM  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 %,8 "cM`D  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 T-s[na(/L  
 透镜材料同样为N-BK7。 )ARV>(  
Q'e[
(^8  
%t.\J:WN;  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 <gvgr4@^yR  
CC`#2j  
{9F}2 SJ  
ucLh|}jJ5  
5. 结果：优化的球面透镜 p)Ht =~  
C?g*c
  
>"]t4]GVf  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 [--] ?Dr  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 C91'dM  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 rc{F17~vX  
KAT^vbR  
IQ~EL';<w  
f0{tBD!%  
6. 参数：非球面透镜 4kNSF  
i94)DWZ^  
i#U_g:~wC  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 '
<C#"2  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 O~Dm|hP  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 :G<~x8]k0  
2-duzc
 
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 `LTD|0;  
DT]3q4__Q  
Io7=Mc4  
bwjLMWEVq  
t.XuH#  
7. 结果：非球面透镜 ,UT :wpc^i  
>hotkMX `3  
@A%\;oo  
 生成期望的高帽光束形状。 2+\@0j[q  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ARB
^]  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 =\jPnov!  
g3'yqIjQL  
w4uY/!~k  
y[f6J3/  
a&n}pnEn)  
8. 总结 #|cr
\\2*  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 N?%FVF  
4':U rJ+  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 1u~.^O}J  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Y]}>he1/5  
_7-P8"m  
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。 `uqsYY`V  
MOP#to)k&  
扩展阅读 JZrZDW>M  
d a.6Z!a  
扩展阅读 } qr ,  
 开始视频 +&)&Ny$W  
-     光路图介绍 3)~z~p7  
 该应用示例相关文件： <K~mg<ff$  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 u*!/J R  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 6Y=MW{=F