[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) O-RiDYej  
应用示例简述 kE1u-EA  
1. 系统细节 QCMF_;aNI  
 光源 &F)lvtt|  
— 高斯激光束 wcO_;1_ H  
 组件 ;)*Drk*t,  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 W/+0gh7`,(  
— 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 MC3{LVNK  
 探测器 :DE
Z$gi  
— 视觉感知的仿真 Ec|#i  
— 高帽，转换效率，信噪比 #Uo 9BM  
 建模/设计 %q@@0qenv  
— 场追迹： Lgy}Gm8u5  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 .Q7z<Q  
(_D#gr{S=  
2. 系统说明 *l}q,9iQ-  
i4l?q#X  
g]S.u8K8m  
8AK#bna~-  
3. 建模&设计结果 N9hBGa$  
*ZRQ
4i[+  
不同真实傅里叶透镜的结果： K=;p^dE  
Ood&cP'c  
e(b*
T  
+
%0+  
4. 总结 ~<aCn-h0  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 9d v+u6)  
\
FA7 +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。 ^ `!6Yax?  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Xln'~5~)  
6+>q1,<  
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。 jl@xcs]#  
]P-;]*&=  
应用示例详细内容 lUDzfJ}3  
n@xU5Q  
系统参数 tjGQ0-Lo  
m}k rG  
1. 该应用实例的内容 n-uoY<;hp  
IRLT-  
C{4[7  
3ILEc:<
0J  
+Oo>V~  
2. 仿真任务 {'JoVJKv  
4Vh#Ye:`  
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。 e4t'3So  
[H!V  
3. 参数：准直输入光源 ~G"5!,J  
z@dHXj )  
%
1S;y  
4]B(2FR[8  
4. 参数：SLM透射函数 'z@(,5  
[W` _`  
VCtj8hKDr  
5. 由理想系统到实际系统 lO[[iMHl<  
H_Vf_p?  

HqOzArp3  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 cl[rgj  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 //xxSk  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 c<|;<8ew  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 TX$j-TM'  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 "??$yMW  
~'n3],o?  
&G:#7HX@-  
n1X7T0'  
e~oI0%xl^  
应用示例详细内容 id'E_]r  
pwr,rAJ}$j  
仿真&结果 M"W-|t)~  
dL!PpLR$2  
1. VirtualLab中SLM的仿真 #A+ dj| b  
26?yEd6^Z  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 fnl~0   
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 X)P9f N~7  
 为优化计算加入一个旋转平面 gy0l@ 5 N  
B E!HM{-  
@uXF(KDX  
w*n@_n={  
2. 参数：双凸球面透镜 #!qa#.Yi  
K_;'-
B  
X|++K;rtfE  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ye4 T2=  
 由于对称形状，前后焦距一致。 [f 4Nq \i  
 参数是对应波长532nm。 ^z>3+oi  
 透镜材料N-BK7。 jInI%  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 5o-WA1  
8`M) r'5  
0
6X4mu{  
Gf*|f"O  
L;6L@D6  
"k&QS@l  
3. 结果：双凸球面透镜 cgY+xd@  
A0JlQE&U  
dz_~_|  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 u)J&3Ah%  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 W~b->F  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 kbu.KU+  
6_}& WjU'  
l1 Nr5PT  
l7vU{Fd-h^  
.d/e?H:  
4. 参数：优化球面透镜 (@X].oM^y  
K FMx(fD  
d^pzMaCI  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 ?9W2wqN>o  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 xQ~}9Kt\  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 )/Z% HBn  
 透镜材料同样为N-BK7。 HX}9;O  
S3fyt]pp  
'
wA4}f  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 {_[\k^98>  
m6+4}=Cn  
~
&{LMf  
q#pD}Xe$  
5. 结果：优化的球面透镜 -0P(lkylf  
wB%N}bi!  
S1SsJo2\  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 NRIp@PIF:"  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 U?/C>g%/PI  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 ]&+,`1_q  
0*y|k1  
Wy:xiP  
5-[bdI  
6. 参数：非球面透镜 ^p7g[E&  
VelR8tjP  
V;@kWE>3  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 dAba'|Y  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 xryXO(  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 E'KKR1t  
OUM^u*  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ^s.necg0  
}[FP"#  
DWXxB  
FV~ENpncP  
d$f3Cre  
7. 结果：非球面透镜 (,P6cWt}"  
fY|P+{BO2  
H5,rp4H9  
 生成期望的高帽光束形状。 "~+?xke5z  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。
x9Oo.[  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 `2I<V7SF$  
v$JhC'  
{BI5lvx:  
(6g;FD:"6  
DuvI2ZWP]  
8. 总结 $_5a1Lq1  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 7iijATc  
3q}fDM(@J  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 x )w6  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。  "o{o9.w  
7c8A|E0\mF  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 n,l{1 q  
0r/
pZ3/  
扩展阅读 ]Oh8LcE#BF  
.$]%gjIBCl  
扩展阅读 d(t$riFX}  
 开始视频 Ec4+wRWk85  
-     光路图介绍 ,Nk{AiiN  
 该应用示例相关文件： 9*&RvsrX  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 m,|)$R  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 _(zPA4q8q