[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@zy  
应用示例简述 .2d9?p3Y  
1. 系统细节 !!@A8~H  
 光源 ojYbR<jn9  
— 高斯激光束 !It`+0S b  
 组件 b0iSn#$  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 #/PAA  
— 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
_zlqtO  
 探测器 J+rC
xn?;g  
— 视觉感知的仿真 F, U*
yj  
— 高帽，转换效率，信噪比 l/;X?g5+  
 建模/设计 %ZHP2j %~  
— 场追迹： UOQEk22  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ;iDPn2?6?x  
pv|Pm  
2. 系统说明 NM ]bgpP  
93t9^9  
dJ"iEb|4  
%$%&m1Y  
3. 建模&设计结果 h-iJlm  
+`3!I  
不同真实傅里叶透镜的结果： Gt9&)/#  
9x,RvWTb  
^C2\`jLMY  
[+O"
<Ua  
4. 总结 5 ae2<Y=  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 pr%nbl  
u2 `b'R9  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 y:v,j42%  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 gZ5[ C  
>2#8B  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 cuOvN"nuNj  
(O0Urm  
应用示例详细内容 2^?:&1:  
>X*Mio8P#  
系统参数 4CGPOc  
NcY608C  
1. 该应用实例的内容 bWOS `5  
N},n `Yl.  
Jx'i2&hGN  
'\jd#Kn'h  
l<M'=-Y  
2. 仿真任务 mKYeD%Pm*  
6e7{Iy  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 N!*_La=TuH  
Z@hD(MS(C  
3. 参数：准直输入光源 zt
^48~ry  
>E*$ E  
;sHN/eF  
,t1abp{A  
4. 参数：SLM透射函数 ~on(3|$  
}NsUnbxT  
{3&|tk!*  
5. 由理想系统到实际系统 ! !
PYP'e  
Rp$}YN  
(
Vo>e =q  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 52o x`t|  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 "
?| > btr  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 s3W@WH^.  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 $0arz{Oh  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 id$Ul?z8  
<})'Y~i  
;'-olW~  
`9 {mr<  
>MPr=W%E  
应用示例详细内容 1T:Y0  
3"rzb]=R  
仿真&结果 n8.kE)?  
O@YTAT&d#  
1. VirtualLab中SLM的仿真 '?({;/L  
ntmyNf
?;  
 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)。 Oh4AsOj@  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 $Y 7c  
 为优化计算加入一个旋转平面 Y6&wJ<   
 TT-h;'nJ  
S(7ro]U9  
CpJ0m-7aIH  
2. 参数：双凸球面透镜 ,\v91Rp~?  
~b:Rd{  
w^]6w\p  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 nVJPR  
 由于对称形状，前后焦距一致。 S/ibb&  
 参数是对应波长532nm。 w4fW<ISg  
 透镜材料N-BK7。 u<nLag
  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 oHs2L-G  
77Bgl4P  
fK(}Ce  
#]'r
z,E<  
~(]0k.\  
T,$WlK Wj  
3. 结果：双凸球面透镜 y9KB< yh/  
u!:z.RH8n  
tlA"B{7  
 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。 kHqztg  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。
5[Pr|AY  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 O-4C+?V  
`~cuQ<3Tn  
SvR7eC  
TXZv2P9  
mLL340c#\  
4. 参数：优化球面透镜 _@R0x#p5M  
n-TQ*&h]3S  
?)\a_Tn  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 ]f1{n  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 72,rFYvpK  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 <G*nDFWf  
 透镜材料同样为N-BK7。 ]@Sj`J[fd  
f#Xy
oa%  
$k$4% 7  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 _FwK-?4E-  
}=!,o  
KOwOIDt  
V"!G2&  
5. 结果：优化的球面透镜 <`0h|m'U  
0T>H)c6:\  
Ig5L$bAM~  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 )P|[r  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 |$7vI&m  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 3T&6opaF  
gI8Bx]  
z.rh]Zq  
ci+tdMA  
6. 参数：非球面透镜 LF0sH)e]  
Zec <m8~  
XerbUkZ  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 b<]n%Q'n  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 AL5Vu$V~n}  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。  RDtU43  
|A8/FU2{  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 VS&TA>  
)3h^Y=43  
K|oacOF9  
d`1I".y  
|!F5.%PY  
7. 结果：非球面透镜 {6oE0;2o'  
+S))3 5N[  
f>ZyI{  
 生成期望的高帽光束形状。 b}Zd)2G  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 q:<{% U$  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ujJI 1I  
fQP{|+4  
}(<%`G6N  
eznypY=  
e${>#>  
8. 总结 9!><<7TS  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 @zgdq  
V i&*&"q  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 iZZ (4  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 >><.3  
'<0J@^vZ  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 j w* IO  
.SWt3|Pi5  
扩展阅读 ,j5&6X=1M  
kg`.[{k  
扩展阅读
Gy[O)PEEh  
 开始视频 we#wH-  
-     光路图介绍 (Y^X0yA/  
 该应用示例相关文件： \u&_sBLKV  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ~y$!48o  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 %_
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