[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) +c}fDrr)  
应用示例简述 IH}?CZ@{?  
1. 系统细节 U+~0m!|4  
 光源 #jA|
04w  
— 高斯激光束 aWOApXJ  
 组件 HQ/PHUg2  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 `+1*)bYxU  
— 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 @L{HT8utK3  
 探测器 <\X4_sdy  
— 视觉感知的仿真 n U$Lp`  
— 高帽，转换效率，信噪比 "F"G(ba^  
 建模/设计 mOGcv_L  
— 场追迹： JY9Hqf  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 Wj.)wr!  
i @+Cr7K,  
2. 系统说明 N+HN~'8r  
f`/JY!uj{  
W`6nMFg  
dlJkxEh2  
3. 建模&设计结果 -("79v>#  
e/#4)@]  
不同真实傅里叶透镜的结果： >/5D/}4  
0/{-X[z  
v SHb\V#  
9OF5A<%"u  
4. 总结 *=@Z\]"?  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 I4qzdD  
_V-@95fK  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 <| Xf4.  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 1MfRFv  
s8@fZ4  
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。 t!D=oBCro  
4?jhZLBU  
应用示例详细内容 YDs/BF Z  
.Zf#L'Rf  
系统参数 W 86S)+h  
.?!{.D  
1. 该应用实例的内容 ik7#Og~3  
\m5:~,p=  
^row=5]E  
MSRIG-  
jqb,^T|j;m  
2. 仿真任务 W!XFaA$  
)z7.S"U  
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。 oUltr  
EU>@k{Qt  
3. 参数：准直输入光源 ~NU~jmT2  
ax>en]rNP  
rAP+nh ans  
mUcHsCszH  
4. 参数：SLM透射函数 I`Rxijz  
4zJ9bF4  
R;I}#b cJ  
5. 由理想系统到实际系统 ^h^j:!76j  
|])%yRAGQ  
z_A%>E4  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 zx#d_SVi  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 m='+->O*'l  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 bcz<t)  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 Z#7HuAF{]  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 7F}I.,<W  
7@+0E2'  
?em)om  
Z U f<
s?  
1D=M
y1B  
应用示例详细内容 +/x|P-  
[m}x  
仿真&结果 1REq.%/=  
6D0uLh  
1. VirtualLab中SLM的仿真 b*P\a  
w:z_EV!&  
 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)。 ~5p `Kg*  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 G>#L  
 为优化计算加入一个旋转平面 z81I2?v[Jr  
1DZ
Gb)OU  
UT[KwM{y  
M7jDV|Go  
2. 参数：双凸球面透镜 9&rn3hmP  
|mMW"(~  
~a/yLI"'g  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ,aawtdt/  
 由于对称形状，前后焦距一致。 1<bSHn9  
 参数是对应波长532nm。 J0o U5d=3  
 透镜材料N-BK7。 3b%y+?-{\u  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 H26j]kY  
 0Apvuf1  
>OiC].1   
QbOmJQ  
Ai#W. n  
+k8><_vr}  
3. 结果：双凸球面透镜 )I!l:!Ij*D  
<`6-J `.  
xvpS%MS  
 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。 H3`%#wQ0j  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 W]6Y buP:  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 r}*2~;:pW  
.0\Wu+  
k`\DC\0RG  
9dKrE_zK:  
zZ;tSK
L  
4. 参数：优化球面透镜 {wA@5+[  
< >f12pu  
/V&$SRdL*  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 vcV=9q8P1  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 1*>a  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 nSd?P'PFg  
 透镜材料同样为N-BK7。 &Hh%pY"  
mYa0_P%^  
)O2^?Q quS  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 -*?a*q/#nQ  
A:
NsDEt  
8iX?4qj{P  
7F+w o  
5. 结果：优化的球面透镜 B;G|2um:$  
QD"V=}'?  
`"-)ObO
j}  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 k
}jH  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 /*D]4AK  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 8?
I(wn  
3n6_
yK+D  
=;@5Ue J  
gDAA>U3|$  
6. 参数：非球面透镜 Gi;eDrgj~  

_Vp9Y:mX2  
tLV9b %i(  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 x#Hq74H,  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 T(3"bS.,  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ! daXF&q  
7%)4cHZ^$?  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 6aMqU?-
 

;t*45  
}tj@*n_  
chfj|Ce]x  
G4<'G c  
7. 结果：非球面透镜 o?hya.;h4  
DZLSn Ax  
!;iySRZr  
 生成期望的高帽光束形状。 DSET!F;PG  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 lBPZB%  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 c&F"tLl  
oD!72W_:  
H;IG\k6C  
7,Z%rqf\)  
? )0U!)tK  
8. 总结 &XgB-}^:  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 pD`7N<F 3  
r6MQ|@  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 dwJ'hg  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 M^+~r,D1u  
P9Rq'u  
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。 my*UN_]  
Ld+}T"Z&M>  
扩展阅读 5O*.qp?  
l'-iIbKX  
扩展阅读 =%$ _)=}J  
 开始视频 SDdK5@1O4o  
-     光路图介绍 gD&%$&q
  
 该应用示例相关文件： R.>/%o  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 p,ZubRJ"  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 [/5>)HK} C