[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'~;|-Z<  
应用示例简述 gQ~X;'  
1. 系统细节 6[l{@*r"  
 光源 Y> f 6  
— 高斯激光束 c&n.JV   
 组件 $
l<(*,,l  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 cR"?EQ] `N  
— 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 xix:= a  
 探测器 ?^z.WQ|f@  
— 视觉感知的仿真 2fv`O  
— 高帽，转换效率，信噪比 O6Jn$'os1#  
 建模/设计 1Wy0#?L  
— 场追迹： #gd`X|<Ch  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 wJKP=$6n_  
y?*4SLy
 
2. 系统说明 pQf5s7  
5 Yf T
 
yPhTCr5pK  
'k?*?XxG  
3. 建模&设计结果 M5>cYVG  
w5tcO%+k1  
不同真实傅里叶透镜的结果： 8s#2Zv  
}*s%|!{H  
\OX;ZVb?5  
ofIw7D*h  
4. 总结 T0=%RID%=  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 oUG!=.1}K5  
SWrP0Qjc  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 POtwT">z  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 @XRN#_{  
B6gn(w3  
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。 p&|:,|jo5  
&q0s8'qA  
应用示例详细内容 FyV)Nmc%t  
c^s%t:)K  
系统参数 Bp>Z?"hTe  
cgevP`*]  
1. 该应用实例的内容 u>W:SM  
(^4V]N&  
3(n+5~{e  
6o4Bf|E]  
Q"2J2211  
2. 仿真任务 wW?/`>@  
o@!Uds0  
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。 MhXJ /bup  
ym~  
3. 参数：准直输入光源 0v/}W(  
9yt)9f  
] 3UlF'{  
0l&#%wmJ,  
4. 参数：SLM透射函数 [9U::  
"Smek#l  
S%t*!  
5. 由理想系统到实际系统 ?f\ ~:Gm/  
6Yu&'[?H$  
{ *&Wc Os  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 _)U[c;^6  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 'l7ey3B%  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 fCa*#ME  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 lk?@ =U~  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 'W2B**}  
B !}/4"  
`: R7jf  
Svun RUE-f  
>q!:*  
应用示例详细内容 `1fNB1c  
vl,Ff9  
仿真&结果 nB .?=eUa  
,VdNP  
1. VirtualLab中SLM的仿真 e!hy,O{Pw  
}Jr!aM'  
 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)。 6*uWRjt  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 T}55ZpSC&  
 为优化计算加入一个旋转平面 ,N`cH\  
e#/SFI0m  

9H6
%\#rw  
BV@xE  
2. 参数：双凸球面透镜 -Y=o  
~p* \|YC  
}S_#*N)i  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 "gCqb;^  
 由于对称形状，前后焦距一致。 J%mtlA  
 参数是对应波长532nm。 [d^ [Y:I'\  
 透镜材料N-BK7。 {
)L*\r
 
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 }
F<=  
$(=0J*ND"  
}3DZ`8u  
Fk*C8  

zHu w[  
&hco3HfW  
3. 结果：双凸球面透镜 (l]_0-Z  
|K,[[D<R  
T5gL  
 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。 ];63QJU  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 A]_5O8<buW  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 D%%@+3a  
.2v)x  
Sz'H{?"  
Gjka %  
:% m56  
4. 参数：优化球面透镜 o_@6R"|  
Hph$Z1{  
'irHpN6n  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 >)6d~  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 |J:kL3g  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 59X'-fg,  
 透镜材料同样为N-BK7。 mDX UF~G[  
n{8v^x  
X*QQVj
 
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 t[=teB v<  
>tQ$V<YB
 
kl[Jt)"4@  
<]wQ;14;H  
5. 结果：优化的球面透镜 ]~d!<x#+  
RJa1pYK  
>Nr~7s  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 dR@XwEpP  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 ';iLk[  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 Jnl#d0) -  
x4^*YZc$,  
FwaYp\z  
q2}6lf,J K  
6. 参数：非球面透镜 Dxp.b$0t  
+ )lkHv$R  
)gPkL r  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 3`U^sr:[%  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 /Ps5Og  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 s_RUb  
\VAm4   
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 |:)ARH6l#  
7rSads  
^6i,PRScS  
#.W^7}H   
8h'*[-]70u  
7. 结果：非球面透镜 .z}*!   
S
sfH
p  
)7;E,m<:tO  
 生成期望的高帽光束形状。 r$<4_*  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 P`TJqJiY~  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 7?W
1i{(  
:/~TV   
>^TcO  
i=AQ1X\s  
uB>OS1=  
8. 总结 7L !$hk  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 >))K%\p   
F*J@OY8i  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 mr<camL5  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 <BX'Owbs!O  
owKOH{otf  
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 67l\L  
^udl&>  
扩展阅读 Gzkvj:(V  
"?r_A*U  
扩展阅读 ;:Q&Rf"@%  
 开始视频 UtYwG
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-     光路图介绍 @*^%^ P  
 该应用示例相关文件： U
n^3%=;  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 :`<ME/"YE  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 rPUk%S