[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`c;I7  
应用示例简述 0 !yvcviw  
1. 系统细节 |;o#-YosP  
 光源 6LRI~*F=3  
— 高斯激光束 E~5r8gM,0  
 组件 F gM<2$h  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 6CBk,2DswI  
— 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 *R.Q!Lv+  
 探测器 jW5n^Y)  
— 视觉感知的仿真 $:kG>R@\t  
— 高帽，转换效率，信噪比 [6Y6{
.%~  
 建模/设计 W-:gU!{*#  
— 场追迹： oR>o/$z$)g  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 V`$Jan  
`JyTS~v$  
2. 系统说明 Tx%6whd/'  
E]`)  
Bi9b"*LN  
Fx2z lM&  
3. 建模&设计结果 &o$E1;og  
'awL!P--  
不同真实傅里叶透镜的结果： /gZrnd?  
S8mqz.  
qt5CoxeJ  
dg/OjiD[P  
4. 总结 'NF_!D  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 [@Y<:6  
Xxcv5.ug  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 n.]K"$230  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 [O
Bj2=  
2bBTd@m4  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 R,CFU l7Q  
^OKCvdS  
应用示例详细内容 yCZV:R;  
xoI;s}*E  
系统参数 S0nBX"$u  
[8AGW7_  
1. 该应用实例的内容 az@{O4
  
B Jp\a7`;  
<
@xp. Y  
U^SJWYi<Y  
=M^4T?{T  
2. 仿真任务 7ET^,6  
Qrjo@_+w!  
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。 R'f|1mt  
$},Y)"mI  
3. 参数：准直输入光源 @mBZu!,  
mh;<lW\K/Z  
;rWgt!l  
4VINu9\V  
4. 参数：SLM透射函数 Iih~W&  
,<n >g;  
}N^.4HOS8  
5. 由理想系统到实际系统 mY?^]3-_  
{Y-<#U~iH  
o %s
BU  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 /,dcr*  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 rLO1Sv  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 <R
Y5ZP  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 /n;-f%dL  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 T X.YTU  
?_q e 2R.  
X[b=25Ct  
E>f+E8?  
;n_|t/=  
应用示例详细内容 9lE[oAC  
=?>f[J5  
仿真&结果 x>vC;E${"  
|Fz/9+I  
1. VirtualLab中SLM的仿真 f<WP<!N%  
R=P=?U.  
 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)。 tcyami6D4  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 5Z/xY&  
 为优化计算加入一个旋转平面 7K3S\oPej  
4E]w4BG)  
UN#XP$utY  
(hej
 3;W  
2. 参数：双凸球面透镜 "!()yjy  
<?'d\B  
;Ak<O[  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 eS(\E0%QI  
 由于对称形状，前后焦距一致。 p2 u*{k{  
 参数是对应波长532nm。 7YT%.ID  
 透镜材料N-BK7。 zhtNL_  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ]V*s-och'  
ek!x:G$'  
y<(q<V#0!S  
|Qo`K%8  
9}^nozR,I  
Rd~-.&
 
3. 结果：双凸球面透镜 |PR8P!'  
F#_J
cEE  
UFBggT\  
 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。 ^
=:e9i3u  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ;sd[Q01  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 HwTb753  
!h3$C\  
<$bM*5sHF>  
9jq}`$S{  
C3q}Dh+]  
4. 参数：优化球面透镜 tY~gn|M  
e;L++D
 
^R- -&{I  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 Cw7 07
 
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 F]]1>w*/0  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 yh0zW $  
 透镜材料同样为N-BK7。 n{sF'n</  
0Oy.&C T  
KZoIjK]  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 GJ"S*30  
hG~4i:p <  
rTTde^^_  
02B *cz_K  
5. 结果：优化的球面透镜 YaiogA  
]DVZeI03@  
'J\nvNm  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 {8+FxmH  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 dqF]kP,VG  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 {*utke]}*  
dr3j<D-Q  
EB R,j_  
)!SA]>-  
6. 参数：非球面透镜 y4sKe:@2  
'}#=I 9=ss  
kaM=Fk=t  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 %N5gQXg  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 4<%(Y-_sF  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 C\"nlNKw  
iF]G$@rbU  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Bgb~Tz'  
U9w0kcUw#J  
6ub-NtVu  
@yc/1u$r  
,U`:IP/L  
7. 结果：非球面透镜 hr@c7/L  
~,#zdm1r@  
0 D^d-R,  
 生成期望的高帽光束形状。 9*s''=  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 *}fs@"S   
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 B=dF\.&Z  

TA;r  
j v9DQr  
Pwc)u&  
9$ GAs  
8. 总结 |,YyuCQcL[  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 C8ss6+k&  
`FS)i7-o6  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 iczJXA+  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Iv,Ub_Ll9  
R=Qa54  
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。 ;B Lw?kf  
O*qSc^9q  
扩展阅读 ng,64(wOY  
*[XVkt`H  
扩展阅读 ? 2#tIND  
 开始视频 dU4 h  
-     光路图介绍 _6U=7<f  
 该应用示例相关文件： kT7x !7C  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 tjONN(K`  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 D,$!.5OA