[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) Kh_Lp$'0uM  
应用示例简述 #NryLE!/  
1. 系统细节 EU+S^SyZi  
 光源 qO|R^De  
— 高斯激光束 W}mn}gTQ  
 组件 W@I|Q -  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 k5kxQhPf  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 +O?KNZ  
 探测器 lp^<3o*1  
— 视觉感知的仿真 mUikA9u5=  
— 高帽，转换效率，信噪比 ,]d/Q<  
 建模/设计 0a XPPnuX  
— 场追迹：  cHk)i  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 lE(a%'36  
pz.JWCU1  
2. 系统说明 z\%67C  
,1
+y/{S  
|M,iM]  
M,\:<kNI  
3. 建模&设计结果 ia+oX~W!VR  
]z/8KL  
不同真实傅里叶透镜的结果： '$ t  
LAS'u"c|  
fO[+LR 'ax  
_ =VqrK7T  
4. 总结 6"&6`f  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 }%{LJ}\Px  
DrY:9[LP  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 eEv@}1~  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 HOJs[m
qB%  
/n{omx  
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。 +{f:cea (1  
UKT%13CO4U  
应用示例详细内容 Ssou  
'9 [vDG~  
系统参数 jk[1{I/  
&&8IU;J  
1. 该应用实例的内容 ij(B,Y  
E^/t$M|H  
<(fRn`)PT  
8"8t-E#?  
#(N+(():  
2. 仿真任务 %,@e^3B  
PIoLywpRn  
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。 P"IPcT%Ob%  
?kH8Lw~{5W  
3. 参数：准直输入光源 gv-
xm  
Rnr(g;2  
jZ~n[ f+Q  
9CWF{"  
4. 参数：SLM透射函数 ( +Q&[E"87  
Uyg5i[&X@  
JP!~,
mdS  
5. 由理想系统到实际系统 =C8?M  
rrBsb -
 
( u\._Gwsx  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。
_u5#v0Y  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 .*Ct bGw  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 F@'Jbd`   
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 T?tgdJ  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 p'*>vk  
>,$_| C  
NV72  
"$+Jnc!!  
P3x= 8_#  
应用示例详细内容 fzb29 -  
Vt %bI0#  
仿真&结果 N~goI#4  
ao1(]64X"  
1. VirtualLab中SLM的仿真 Dwr)0nk  
ODNM+#}`  
 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)。 =[cS0Sy
  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 dJeNbVd  
 为优化计算加入一个旋转平面 Ln')QN  
v&Yi  
c'>/  
[!HEQ8 2g  
2. 参数：双凸球面透镜 fTS5yb%  
|:nOp(A\*  
A}G7l?V&  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 xW)2<m6C&  
 由于对称形状，前后焦距一致。 7~^GA.92  
 参数是对应波长532nm。 I7|Pi[e  
 透镜材料N-BK7。 nm5cpnNl  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 42{Ew8  
\o}xF@sM5  
V:In>u$QJ!  
z&#SPH*  
;4R$g5-4X  
l&O
KBUG  
3. 结果：双凸球面透镜 tZ:_ag)o  
u]<,,  
w28o}$b`  
 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。 z1PBM
SG  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 bf ]f=;.+  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 2,$8icM  
gPNZF\ r  
D.B.7-_8  
we~[] \  
kO.%9wFbz  
4. 参数：优化球面透镜
-BrMp%C  
:~b3^xhc^  
Xb:;</  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 GY6`JWk  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 Uol|9F  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 q@QksAq  
 透镜材料同样为N-BK7。 eJF5n#  
3m]4=  
6}gls}[0{e  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 *xx'@e|<;  
{C 6=[  
8{wwd:6  
C]O(T2l{l  
5. 结果：优化的球面透镜 q MfT>rH  
)M,OfXa  
Hu\B"fdS  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 q}`${3qQ3  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 5A)2} D]  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 $? m9")  
-V-RP;">  
0t^M3+nc  
NO7J!k?  
6. 参数：非球面透镜 ,~aQL  
L"E7#}  
Sz%tJD..  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 A_XY'z1  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 r54&XE]O  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 @oNH@a j%  
Od)Uv1  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ^!<U_;+  
JmF l|n/H  
s[M
?as  
eV2W{vuI  
|jQ:~2U|  
7. 结果：非球面透镜 gy,ht3  
_D
+}q_  
m;H.#^b*  
 生成期望的高帽光束形状。 :=}US}H$  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 eK6hS_E  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 *EOdEFsR/  
_g+JA3sIJ  
xAqb\|$^  
H2&@shOOQJ  
OP~Hdo
cB  
8. 总结 aO]ZZleNS  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ~T ]m>A!
 
SFB~ ->db  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 '{a/2
l  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 vX{J' H]u  
w:%o?pKet1  
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'j;\ `1  
GS0;bI4ay  
扩展阅读 CpA|4'#  
=q>'19^Jx  
扩展阅读 '= _/1F*q  
 开始视频 CUO+9X-<8  
-     光路图介绍 VLS0XKI)  
 该应用示例相关文件： z{
[xze-f  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 o]+z)5zC  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 ^$%S &W