[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) d\ 1Og\U|A  
应用示例简述 w6{TE(]zp  
1. 系统细节 .MJofE;Jn  
 光源 e0T34x'
  
— 高斯激光束 X@LRsg  
 组件 <F`>,Pm  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ~,5gUl?Il  
— 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 17G'jiYH  
 探测器 [N#,K02mk  
— 视觉感知的仿真 6u7?dG'4  
— 高帽，转换效率，信噪比 b{]z wpf  
 建模/设计 Z^IPZF  
— 场追迹： /eOzXCSws  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ]2\VweV  
obNqsyc77R  
2. 系统说明 ),ma_{$N  

j{9D{  
!VI]oRgP  
<oX7P69  
3. 建模&设计结果 5Drq
9B9;  
+(1zH-^.  
不同真实傅里叶透镜的结果： 4bn(zyP  
al9t^  
w6W}"Uw  
U~j ^I^  
4. 总结 c;n *AK  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 v4.#;F.\m  
$}jssnoU  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 !=:$lzS^  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 TG+VEL |T  
k+8q{5>A<  
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。 ^]a#7/]o  
li 6%)  
应用示例详细内容
7TDy.]  
Wu_kx2h  
系统参数 <-D0u?8  
OSf}Q=BL  
1. 该应用实例的内容 Q&eQQ6b^Ih  
~ y;6W0x  
W>p-u6u%E|  
_oUHJ~&,  
I{*<4a7q  
2. 仿真任务 .On|uC)!  
Lg*B
>=  
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。 pD01,5/  
2U:H545]]  
3. 参数：准直输入光源 bd
ibaN-h  
S4h:|jLUF  
4W)B'+ZK8  
f1_<G  
4. 参数：SLM透射函数 g;8jK8Kh  
$W9{P;  
^,;z|f'%*  
5. 由理想系统到实际系统 m$W <  
j;fpQ_KL  
X~<("  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 /Ya_>+oo  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 [h34d5'w  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 /U"CO8Da  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 *i- _6s  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 8$ma;U d  
I9mvte  
?$6Y2  
B,@c;K  
N%"Y  
应用示例详细内容 YJ;j x0  
L_+k12lm  
仿真&结果 (jFGa2{  
v%s`~~u%^  
1. VirtualLab中SLM的仿真 I]&#Dl/  
LjUy*mxw  
 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)。 W81E!RyP`  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 R&Jm +3N  
 为优化计算加入一个旋转平面 dUF&."pW e  
'iGzkf}j  
+tk{"s^r*  
QzzW x2  
2. 参数：双凸球面透镜 >b6-OFJx  
L}}y'^(  
1!1beR]  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 l*kPOyB  
 由于对称形状，前后焦距一致。 'eJ+JM<0%
 
 参数是对应波长532nm。 1QU:?_\6@t  
 透镜材料N-BK7。
HN.3  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 &*7?)eI!i  
Sk:ws&D1u  
y7$iOR  
z6?)3'  
^H2-RBE#  
g|<]B$yN#  
3. 结果：双凸球面透镜 _jNj-)RB_  
|/2y-[
;:  
|iR T! ]  
 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。 mN>h5G>a  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 =ZDAeVz3w  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 PB/IFsJ  
<oWB0%  
+H9>A0JF  
phn9:{TI  
eOXHQjuj  
4. 参数：优化球面透镜 T.We: ,{  
l411a9o  
H~+l7OhV  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 mFSw@CC  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ( @3\`\X  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 C":o/;,1  
 透镜材料同样为N-BK7。 ;Ww7"-=sw  
l"!Ko G7  
)@L'wW  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 <IC~GqXv  
y
-j\zK  
59!Fkd3  
:k3Nt5t!  
5. 结果：优化的球面透镜 ;
Wl+zw  
V\{tmDE  
,WG<hgg-U)  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 (vB<%l.&  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 Nof3F/2 N&  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 _x?
uU  
V0%V5>  
g=]u^&  
+{/*z  
6. 参数：非球面透镜 >TP7 }u|  
[<{Kw=X__2  
7yx$Nn`(  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 U R%4@   
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 5i-Rglo  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 2OwV^-OG  
[ e8x&{L-_  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ]b=P=
 
GG0R}',0  
*0}3t<5  
;?6No(/  
!Yw3 d   
7. 结果：非球面透镜 8-lOB  
v9D22,K-  
s-RQMK}H  
 生成期望的高帽光束形状。 }#qGqY*@LK  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ynB_"mg  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 P{5
-Mx!{&  
RiTa \  
!TP@- X;  
_9?I A  
w~;I7:  
8. 总结 3"kdjOB  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 `D":Q=:  
r 3M1e+'fc  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 sz9G3artK&  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 A5+rd{k/  
h8Xg`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。 |hO~X~P  
p[@5&_u(z  
扩展阅读 b-Z4 Jo G  
xxm%u9@s  
扩展阅读 !{82D[5  
 开始视频 s%!`kWVJ.  
-     光路图介绍 Hi yc#-4  
 该应用示例相关文件： "&/]@)TPz  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 )$&dg2[  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 k`{@pt.