[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) FRZs[\I|iT  
应用示例简述 Gr: 3{o`  
1. 系统细节
%WGuy@tL  
 光源 3F+Jdr'  
— 高斯激光束 q+ pOrGh  
 组件 so+4B1$)q  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 4Po)xo  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 _U0$=V  
 探测器 -.iNNM&a  
— 视觉感知的仿真 oY=1C}  
— 高帽，转换效率，信噪比 v+=k-;-  
 建模/设计 P`jL]x  
— 场追迹： uLk]LT
 
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。
" xR[mJ@U  
= 96P7#%  
2. 系统说明 g5S?nHS}  
F[Q!d6  
|
0.Xl+7  
XIAeCU  
3. 建模&设计结果 v,OpTu
:1  
C$9z  
不同真实傅里叶透镜的结果： yz\c5  
bMKL1+y(  
!bU\zH  
xHo&[{  
4. 总结 z;

Q<F  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Ai"-w"  
F$MX,,4U  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 /i_ @  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 P0Z!?`e=M  
/6+NU^  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 -#s [F S  
M4m$\~zf  
应用示例详细内容 ymN!-x8q>'  
jrMe G.e=D  
系统参数 Bs;|D  
tPfFqqT  
1. 该应用实例的内容 =ll=)"O  
'5KeL3J;  
+&|S'7&{  
q|.dez'  
D@oCP =m<  
2. 仿真任务 IMGP
'g  
6oD\-H  
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。 `ln1$  
ArK]0$T  
3. 参数：准直输入光源 TsQU6NNE  
 n_nl{  
sOU_j:A80;  
Q.U$nph\%d  
4. 参数：SLM透射函数 >~nF=  
kAA>FI6  
OJAIaC\  
5. 由理想系统到实际系统 o@bNpflb`  
1|r,dE2k9  
Tr&M~Lgb)  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 MV>$BW  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 Gi2$B76<  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。
7q=G&e7  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 {eS|j=  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 lB91An  
,XkGe  
% ps$qB'  
]D2udeg  
^wb:C[r!V  
应用示例详细内容 lj=l4 &.i  
= u[#2!  
仿真&结果 .Dg*\ h  
5N[9 vW  
1. VirtualLab中SLM的仿真 e4>"92hX  
M<PIeKIEB  
 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)。 ``VW;l{  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 RDqFL.-S  
 为优化计算加入一个旋转平面 cvd\/pG)  
-_C#wtC  
U?a6D:~G  
}~K`/kvs
 
2. 参数：双凸球面透镜 u"1rF^j6k  
:#k &\f-Y  
B~ S6R  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 Cqii}  
 由于对称形状，前后焦距一致。 q#w8wH"  
 参数是对应波长532nm。 2dp>Z",  
 透镜材料N-BK7。 YKmsQ(q`N  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 B.r4$:+jb2  
BVsD( @lX  
l5xCz=d
w  
$$APgj"|<  
tVrY3)c  
7\]E~/g  
3. 结果：双凸球面透镜 S"Lx%  
=@2FX&&E_  
(+uj1z^  
 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。 xv{O^Ie+S  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ML;*e"$  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 =@,Q Dm]L  
K~=UUB  
6DG@?O  
9O{b]=>wq  
fXI:Y8T  
4. 参数：优化球面透镜 pG1WXbqW  
X@@8"@/u|*  
.itw04Uru  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 Lip4)Y [  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 q9w~A-Oh`1  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ^7zu<lX  
 透镜材料同样为N-BK7。 8k q5ud  
s,#>m*Rh  
 |@NiW\O  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 (=D&A<YX  
sf&]u;^D
Y  
Zo1,1O  
Ookh<ES>  
5. 结果：优化的球面透镜 8-<:
i  
s3 7'&K  
uqz]J$
 
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 ^B8b%'\  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 c'/l,k  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 
N?Lb  
)95f*wte  
Y0eE-5F,  
V#VN%{  
6. 参数：非球面透镜 Xpzfm7CB/  
ca+5=+X7  
;M"9$M'  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 y;/VB,4V  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 w]N!S;<N  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 H":oNpfb  
6Gf?m;  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 6@DF  
.\>v0Du  
mI74x3 [  
6{=\7AY  
d!eYqM7-G  
7. 结果：非球面透镜 9on@Q_7m  
pK0"%eA  
9(QJT}qC  
 生成期望的高帽光束形状。 '7O3/GDK  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 oJN#C%r7  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 5\z`-)  
03C0L&  
y5!KXAQ%  
;!yQ  
m*JaXa  
8. 总结 JtER_(.  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 F'0O2KQ  
X&kp;W  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 om1eQp0N  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 K6R.@BMN  
vN;mPd~g  
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。 =>-Rnc@  
=?!wXOg_  
扩展阅读 #\=FO>  
nr<4M0tIp  
扩展阅读 `nu''B H  
 开始视频 u?C#4  
-     光路图介绍 8i2n;LAz  
 该应用示例相关文件： 4r45i:  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 q<M2,YrbAI  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 hIT+gnhh