[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) waCboK'  
应用示例简述 \vVSh  
1. 系统细节 's.~$  
 光源 MRs,l'  
— 高斯激光束 74_xR  
 组件 5oJ Dux }  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 z,
x"a  
— 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  ,1 P[  
 探测器 ~ezCu
_  
— 视觉感知的仿真 (Y2mmd  
— 高帽，转换效率，信噪比 sAYV)w3u"  
 建模/设计 SX+4HJB  
— 场追迹： vbp-`M
(  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 %2D17*eK  
`hzrfum4  
2. 系统说明 5V@&o`!=h  
%iJ|H(P  
vCb]%sd-U  
W2eAhz&  
3. 建模&设计结果 ] H&c'  
[(|v`qMv/g  
不同真实傅里叶透镜的结果： /.P9MSz0G  
^PqMi:htc  
6^E`Sa!s  
w<t,j~ Pr#  
4. 总结 w^{!U  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 TJOvyz`t  
3wC R|ab}  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 &g0g]G21*I  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 :wipE]~4t  
#3 bv3m  
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。 =nU/ [T.  
ZJ
(rG((!  
应用示例详细内容 tg
85:  
^u)rB<#BR  
系统参数 OOB^gf}$'  
m<:IFx#  
1. 该应用实例的内容 [U.v:tR   
{Q~7M$  
.Xd0 Q=1h  
mxJXL":|  
\

.<KA  
2. 仿真任务 N:x0w+Ca  
XmWlv{T+  
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。 eko]H!Ov(  
}U[-44r:  
3. 参数：准直输入光源 S LGW:  
f=`33m5  
#$'FSy#  
6t}XJB$+7  
4. 参数：SLM透射函数 64U6C*w+  
ZL_[4Y  
'RTtE  
5. 由理想系统到实际系统 mqFq_UX/T  
'Kz9ygZy  
r]LCvsVa  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 Hk;-5A|9  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 kX2d7yQZz  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 "&QH6B1U6H  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 :a3xvN-l  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 k+1gQru{d  
@-"R$HOT  
=|SdVv  
S%l:kKD  
U7H9/<&o  
应用示例详细内容 `ZGcgO<c\  
yn~P{}68  
仿真&结果 G/{ ~_&t
 
9B/1*+ M  
1. VirtualLab中SLM的仿真 B9M>e'H%<  
SUE ~rb  
 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)。 Q~Ea8UT.#  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ZK!A#Jm{  
 为优化计算加入一个旋转平面 Ty+I8e]{  
&88oB6$D^q  
zY%. Rq-  
IOEM[zhb$  
2. 参数：双凸球面透镜 Z8&'f,  
3?E}t*/  
A';QuWdT  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ~<ri97)  
 由于对称形状，前后焦距一致。 >Ko[Xb-8^_  
 参数是对应波长532nm。 P!<[U!<hH  
 透镜材料N-BK7。 d`%Mg&  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 "2hh-L7ql  
rK|*hcy  
Ceg!w#8Z,  
+>YfRqz:KB  
lhPGE_\  
bd\=h1  
3. 结果：双凸球面透镜 TlRk*/PlJ  
'Q|c@
t  
N"c(e6  
 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。 <Ar$v'W=F{  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 rVzI_zYqp'  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 M{KW@7j  
7z'ha?  
$H*/;`,\[  
(:sZ b?*  
GdA
.g w  
4. 参数：优化球面透镜 $0qMQ%P  
<avQR9'&  
fRHKQ(a#  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 KoHGweKl#  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 F ?=9eISLJ  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 l(:kfR~AC  
 透镜材料同样为N-BK7。 J8Z0D:5  
RKuqx:U  
:zp`6l  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 VKuAO$s$  
tT5pggml  
{fz$Z!8-  
KIus/S5 RC  
5. 结果：优化的球面透镜 YfDWM7x7,  
jw>hk  
E
HI'xt  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 nk@atK,38^  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 # cFr   
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 o"q+,"QL  
p'Bm8=AwD  
5%i:4sMx *  
xJhU<q~?  
6. 参数：非球面透镜 3W&S.$l  
I/uy>*  
!I8f#'p  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 I1=(.
*B}  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ;YH[G;aJ  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。
qqOFr!)g  
ai-n z-;  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 9-lEtl%  
<hvRP!~<
)  
a.kbov(  
`f`TS#V  
2Q
Ux&u:  
7. 结果：非球面透镜 97`WMs
  

s&tE_  
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: Yh  
 生成期望的高帽光束形状。 K-Mc6  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 WUoOGbA `  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 K1q+~4>\|  
P+(i^=S  
7y<1LQ;}  
X.#oEmA,P  
@;^Y7po6u  
8. 总结 YT-=;uK^S  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 MC!ZX)mF  
~[W#/kd1n  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 k$
"d^*R  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 QMp rv*i  
4IsG=7   
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。 Sycw %k  
<+U|dX  
扩展阅读 !a-b6Aa  
elO<a]hX  
扩展阅读 }DjYGMrTB  
 开始视频 C/@LZ OEL  
-     光路图介绍 cxyM\@QB3  
 该应用示例相关文件： 0kDBE3i#  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 raUs%Y3  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 R[Fn0fnLx