[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)
ZG@M%|>  
应用示例简述 O%JsUKV  
1. 系统细节 hP1 l v7P  
 光源 ?)' 2l6  
— 高斯激光束 ]KXMGH_  
 组件 "\/^/vn?  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 6vgBqn[  
— 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 ~3bZ+*H>  
 探测器 H\| ]!8w5Z  
— 视觉感知的仿真 hH1lgc  
— 高帽，转换效率，信噪比 Wyq~:vU.S  
 建模/设计 ran^te^Ks(  
— 场追迹： J}(6>iuQY?  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 hr[B^?6  
a4T~\\,dZ>  
2. 系统说明 BeI;#m0  
%0yS98']g  
1^L`)Up  
+:>JZ$  
3. 建模&设计结果 x*h?%egB!p  
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P"ydg-U  
不同真实傅里叶透镜的结果： =9p
w uH  
G`,u40a  
% Cu.u)/+  
SLtSqG7~  
4. 总结 !8Z2X!$m{<  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 U!c]_q  
g@@&sB-A"  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 F<Hqo>G  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 WHUT/:?f  
0%s3
Mp6H  
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。 x" 'KW (  
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i)  
应用示例详细内容 u R\m`  
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系统参数 c[VrC+e m  
}xDB ~k  
1. 该应用实例的内容 &:V@2_6"  
\Z)#lF|^  
T&r +G!2  
&P 8!]:  
hCzjC|EO~  
2. 仿真任务 W.A1m4l58R  
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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。 LBiowd[  
^ <qrM  
3. 参数：准直输入光源 ! FNf>z+  
GS\%mPZ  
'nRp}s1^[  
`gBD_0<T7  
4. 参数：SLM透射函数 of9q"h  
,>;!%Ui/p  
2B7h9P.NB  
5. 由理想系统到实际系统 GR,J0LT  
fNkuX-om  
XQ]`&w
(  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 >']+OrQH  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 BlXX:aZv  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 a{h%DpG  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 $ye^uu;Z  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 4d!S#zx  
cV-i*L4X  
~32Pjk~  
$[,l-[-+  
{G]?{c)"  
应用示例详细内容 '/k^C9~m r  
q"S(7xWS  
仿真&结果 y-'" >  
LI[ ?~P2\  
1. VirtualLab中SLM的仿真 z^r|3;  
AzZJG v]H  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 sf`PV}a1  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 /I`3dWL  
 为优化计算加入一个旋转平面 b\?3--
q  
T?>E{1pS  
Rho5s@N7  
L?!$EPr  
2. 参数：双凸球面透镜 _R)&k%i}  
N[pZIH5ho=  
!Cw!+fZ\l  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ,'~#Ch  
 由于对称形状，前后焦距一致。 !2z!8kI  
 参数是对应波长532nm。 u+i(";\  
 透镜材料N-BK7。 V]rhVMA  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 6*Zj]is  
,+se  
& 1[y"S  
IV0[!D  
X(]Zr  
I:i<>kG  
3. 结果：双凸球面透镜 nTs/Q V  
P.cO6+jGR  
=+<d1W`>0  
 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。 [ByQ;s5tY  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 3qtr9NI  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 \^
&   
ACb/ITu  
7:TO\0]2n  
FI8k;4|V  
hT'=VN  
4. 参数：优化球面透镜 ,^ 7 CP  
bg}+\/78#  
K#!X><B
'  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 '.Z4 hHX  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 OEnDsIhq  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 SauH>  
 透镜材料同样为N-BK7。 dCeX}Z  
pj!:[d  
z1vw'VT>  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 (bv,02  
NG
" yPn  
\gItZ}+c4}  
R"3 M[^  
5. 结果：优化的球面透镜 W`rMtzL5  
VYaSB?`/  
b}@(m$W  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 +{$QAjW(/  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 @*(4dt:V  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 ZYcd.?:6  

Hm fXe  
j
)by}}  
?gSSli[  
6. 参数：非球面透镜 -Wc~B3E|  
7J|&U2}c  
iY~rne"l  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 :$g8Zm,y  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 S@xXq{j  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。
%WGuy@tL  
W%o|0j\1GU  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 0y~<%`~  
RJ~%0  
+7U  
c#lPc>0xb  
/(?@mnq_  
7. 结果：非球面透镜 +th%enRB  
lw[e*q{s.  
\NK-L."[  
 生成期望的高帽光束形状。 p
Bp#a  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 A&,,9G<  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 J!TBREK  
|c2xy  
bk<FL6z z  
BFVAw  
347eis'  
8. 总结 LA%bq_>f  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 l! v!hUb+  
{6G?[ `&ca  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 y(a!YicA?  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 &aG*k*  
Q@-ovuxi  
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。 /nZ;v4  
7dOyxr"H-  
扩展阅读 tX%`#hb?s  
P0Z!?`e=M  
扩展阅读 LL*mgTQ  
 开始视频 [/ M`  
-     光路图介绍 L}sx<=8.m  
 该应用示例相关文件： p fT60W[m  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计
H'=(`  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 wy,p&g)>