[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) >`%'4<I  
应用示例简述 |
lkNi  
1. 系统细节 >J>b>SU=-  
 光源 =-}[^u1  
— 高斯激光束 nVI!
@qW  
 组件 |\g5+fv9  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 \ 5,MyB2/`  
— 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 
&T}''  
 探测器 sn?]n~z  
— 视觉感知的仿真 WuZ/C_  
— 高帽，转换效率，信噪比 ''Cay0h  
 建模/设计 T.qNCJmB  
— 场追迹： hc'-D
h  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 Ed ,D8ND  
4X*>H  
2. 系统说明 !1G."fo  
ME=/|.}D<  
oun;rMq  
?:
L:EW8  
3. 建模&设计结果 V@\%)J'g  
W[^qa5W<FB  
不同真实傅里叶透镜的结果： dH^<t,v  
~fo6*g:f1  
iT)z_  
e@ \p0(  
4. 总结 Iy6$7~  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 <bD>m[8,  
56Vb+0J'  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 uSR~@Lj ~  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 p+Y>F\r&w  
+ Q6l*:<|c  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 ^'ryNa;"  
w$u3W*EoU^  
应用示例详细内容 Q pmsOp|  
e A}%C.ZR  
系统参数 <$hu   
g=e71DXG2  
1. 该应用实例的内容 ]$,UPR/3  
l3IWoa&sh  
EKzAd  
E~a3r]V/  
YX_gb/A  
2. 仿真任务 mSo_} je(  
?PyG/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。 ]7rj/l$u  
hnznp1[#@  
3. 参数：准直输入光源 ScSZGs 5&  

.YZgOJi  
0pSmj2/,.  
=ID 2  
4. 参数：SLM透射函数 A?@@*$&  
<2nZ&M4/s{  
A3ZY~s#Iv  
5. 由理想系统到实际系统 U5r7j  
y7|P-3[ 4w  
W\L`5CW  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 T_lsGu/  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 CV{r5Sye  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 \fjMc }'  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 ~%2pp~1K  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 e*.b3z  
{Ixg2=E\  
wm+})SOX9  
G5FaYL.7  
>[1W:KQA  
应用示例详细内容 +GAf O0  
QL$S4 J"  
仿真&结果 -!8(bjlJ&  
Ve/xnn]'  
1. VirtualLab中SLM的仿真 .uEPnzi  
aBzszp]l+  
 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)。 P(a.iu5  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 *;XWLd#  
 为优化计算加入一个旋转平面 n\ Hs@.  
@p|$/Z%R,  
A?*o0I  
ZY56\qcY  
2. 参数：双凸球面透镜 )=DGdIEt  
HQ9X7[3  
)H}#A#ovj7  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 :>81BuMvg  
 由于对称形状，前后焦距一致。 BJS-Jy$-  
 参数是对应波长532nm。 W8g'lqc|  
 透镜材料N-BK7。 S{K0.<,E  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 v{<[)cr  
:h1pBEiH  
T{}fHfM  
9Ok9bC'?8@  
(7DXRcr<  
-<#!DjV6(  
3. 结果：双凸球面透镜 U'*t~x<  
Y+qQIMZ  
.6~`Ubr}E  
 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。 OD=!&LM  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 _U{&@}3  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 Y[SU&LM  
fKtV'/X;Q  
p*l$Wj  
<*EZ@XoN>  
4"=Vq5  
4. 参数：优化球面透镜 gip/(/NX  
&5t :H 8b  
|p00j|k   
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 `O6:t\d@  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 =?X$Yaw*  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ]Zf6Yw.Y  
 透镜材料同样为N-BK7。 4eH.9t  
<:|3rfm#  
QjPj[c  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 jw ,izxia  
*xR 2)u  
1=2^90  
},[;O^Do^{  
5. 结果：优化的球面透镜 yGpz,X4x  
[4J6iF  
3^=+gsc  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 5HS~op2n/  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 _KD5T4FZR  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 :!zC"d
9@  
smQVWs>  
23DJV);g8  
AD('=g J  
6. 参数：非球面透镜 D,ly#Nn  
6*@yE  
EN!?:RV  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 %}>dqUyQ  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 A 6
99FQ  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 o0z67(N&g  
q1k{  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 0F;,O3Q  
YW; Hk1  
'PWQnt
_U  
;\%sEcpT  
o{-<L  
7. 结果：非球面透镜 9x`4
RE  
eUO9a~<  
3,aN8F1;C  
 生成期望的高帽光束形状。 34|a:5c  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 %1:chvS  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 }PeZO!K  
mW`oq  
@\Js8[wS9@  
]qw0V   
K\Eo z]?  
8. 总结 Ey&aBYR  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 gmSQcN)  
8)0L2KL'  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 t0m*PJcF  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 %3Bpn=k>  
8}BBOD  
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。 Bo\D.a(T  
$R^lo$(  
扩展阅读 "2Op[~V  
rj
H`  
扩展阅读 M1u{A^d.Z  
 开始视频 2Ji+{,?,  
-     光路图介绍 P -Fg^tl  
 该应用示例相关文件： 8V5a%2eV  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 5JFV%odo  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 oO=o|w|T