[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)  T\(w}  
应用示例简述 B#>7;xy>  
1. 系统细节 4@iMGYR9!s  
 光源 4O TuX!  
— 高斯激光束 )Vn(J#s
 
 组件 D#=$? {w  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 BwLggo  
— 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 1Mftq4nq  
 探测器 Oy,7>vWQI  
— 视觉感知的仿真 g[D(]t\#x  
— 高帽，转换效率，信噪比 eSqKXmH[m  
 建模/设计 <|!?V"`3  
— 场追迹： N)kZ2|oD  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 TpB4VNi/<  
qhdY<[6
 
2. 系统说明 f: j9ze  
!mjrI "_  
\]j{  
\E(Negt7  
3. 建模&设计结果
|61W-9;  
,2|(UTv  
不同真实傅里叶透镜的结果： UABaS(f3  
c#ahFpsnlw  
'n>v}__&|  
5~,/VV  
4. 总结 jkVX>*.|oy  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 \ah.@s  
aUGRFK_6$  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 }nsxo5WP  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 U,tl)(!@Q-  
'lsG?  
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。 wWI1%#__|o  
U_&v|2o#3  
应用示例详细内容 j3Sz+kOf,  

|7pi9  
系统参数 \y
7kb  
6h5,XcO4  
1. 该应用实例的内容 W$>AK_Y}  
;(F_2&he  
>" &&,~  
CDT%/9+-  
g'%^-S ]  
2. 仿真任务 i$z).S?1  
(}4]U=/nV  
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。 pX/42W  
|z+K]R8_  
3. 参数：准直输入光源 \#hp,XV>  
Xi:y35q  
G-DvM6T  
1v?|n8  
4. 参数：SLM透射函数 ,S%DHT  
=S
UCcdy&  
-~|E(ys  
5. 由理想系统到实际系统 'QP~uK  
smJ#.I6/L  
< %t$0'  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 @hG]Gs[,o  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 GGWdMGI/  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 67{3/(`x  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 Qp5Y
S  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 9i?Q=Vuc~<  
'KU)]v  
rIhe}1  

/7o{%~O  

~stG2^"[  
应用示例详细内容 &~ .n}h&  
"%?$BoJR0  
仿真&结果 S#|dmg;p  
P'Gf7sQt7  
1. VirtualLab中SLM的仿真 fJdTVs@  
"Xz[|Xl  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 5ieF8F%  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ,QZNH?Cp/  
 为优化计算加入一个旋转平面 a^>e|Eq|  
fhp+Ep!0Y  
1oSU>I_i  
|{j\7G*5  
2. 参数：双凸球面透镜 #$?!P1  
dJf#j?\[  
TEEt]R-y  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 xfFsW^w  
 由于对称形状，前后焦距一致。 zir?13N7  
 参数是对应波长532nm。 dSkx*#FEE  
 透镜材料N-BK7。 : 6|nXL  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 UVlXDebl  
S4!}7NOh  
Tz<@k  
f8vWN  
Mf_urbp]  
KM&bu='L^  
3. 结果：双凸球面透镜 :vWixgLg  
Pg%k>~i  
} >z
l  
 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。 |3K]>Lio  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 -q")qNt.  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 OY'6~w9  
0\tdxi  
mzH3Q564  
032PR;]  
tFrNnbmlQ  
4. 参数：优化球面透镜 *{1]b_<  
*T:gx:Sg/  
h5p,BRtu  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 ELa:yIl0  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ^Sj*  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 9zac[tno  
 透镜材料同样为N-BK7。 'M=c-{f~  
 &C&?kS(  
E7AYK&  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ;:4PT~\*  
3+tr_psH  
97-=Vb  
^^+vt8|  
5. 结果：优化的球面透镜 daN#6e4Z+;  

csCi0'u  
.N~YVul[a*  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 rG"QK!R5  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 Ou,Eu05jt'  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 YH-+s   
oaMh5FPy  
C#@>osC  
3lG=.yD  
6. 参数：非球面透镜 OJTEvb6nPg  
>X0c:pPu  
Wt $q{g{C  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 a,~}G'U  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 _^Yav.A=  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 @$] CC1Y  
r>.^4Z@  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 6"PwOEt  
4M3{P  
X0+M|8:   
d`ESe'j:  
bc ;
(2D  
7. 结果：非球面透镜 8^)K|+_'m  
@ 9q/jv`  
Tj_~BT  
 生成期望的高帽光束形状。 y+K21(z.  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 <h<4R Rj  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 uU#
7SX(uu  
9<Kc9Z  
.BqSE  
BBUXoz  
3GUJlFj  
8. 总结 J2P5<  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 L7 f'  
nd?R|._R  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 mbCY\vEl  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 {nl4(2$  
Fm,}sP"Qx  
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。 y*fU_Il|!  
Kl)PF),  
扩展阅读 6yRxb(  
1> wt  
扩展阅读 2Y'=~*tV  
 开始视频 Ne 9R u'B6  
-     光路图介绍 XkJzt  
 该应用示例相关文件： >xa k  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 i][af  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 2 - ?