[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) rX)PN3TD  
应用示例简述 ?x%HQ2`  
1. 系统细节 7_?:R2]n  
 光源 D/"[/!  
— 高斯激光束 ]+{Cy\*kR  
 组件 H_3S#.  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 1BmevE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 O sbY}*S  
 探测器 80x %wCY`  
— 视觉感知的仿真 l%oie1g l  
— 高帽，转换效率，信噪比 @
q}.BcSg  
 建模/设计 %F` cNw]  
— 场追迹： !FX;QD@"  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 "W?k~.uw  
Y7z
g  
2. 系统说明 eo24I0
`N  
x~?,
Wv|cm  
"[q/2vC  
"@;q! B.qo  
3. 建模&设计结果 (dLt$<F  
&&\ h%-Jc  
不同真实傅里叶透镜的结果： v[q2OWcL  
-SGR)  
6@t4pML  
*!ZU"q}i  
4. 总结 dP=1*  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 @kenv3[Lc  
/QZnN?k  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 )O#]Wvr  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Zz'(!h Uy  

;XMbjWc  
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。 MMqkNe  
{OL*E0  
应用示例详细内容 vQ#$.*Cvn  
gLa#y  
系统参数 x$Ko
|:-  
&cV$8*2b^  
1. 该应用实例的内容 cpF\^[D  
iW(HOsA  
7[rn ,8@  
+ByxhSIr  
2asA]sY  
2. 仿真任务 17I{_
C  
Z3<>Z\6D  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 AyB-+oTf(  
YAv
-5  
3. 参数：准直输入光源 s#/JMvQ#  
QXY-?0RO#  
^o+2:G5z}  
.]6_  
4. 参数：SLM透射函数 PspH[db  
Qw!cd-zc  
^>gRK*,  
5. 由理想系统到实际系统 p+SFeUp  
nyWA(%N1  
%6j|/|#]  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 odMjxWY  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 {mY<R`Ee  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 _iLXs  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 VO] Jvf  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 LzB)o\a  
QU|{(
c  
'g$~ij ;x  
JR|yg=E  
oUIa/}}w5  
应用示例详细内容 :{pvA;f  
*[*LtyCQt4  
仿真&结果 BQ{Gp 2N  
3Bee6N>  
1. VirtualLab中SLM的仿真 }jBr[S5  
l
EIX,amwa  
 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)。 &Y%Kr`.h  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 pN6!IxN$  
 为优化计算加入一个旋转平面 /tM<ois*  
v|t_kNX;v*  
tQ_;UQlX  
EGO;g^,  
2. 参数：双凸球面透镜 {(]

B{n  
0kS[`a(}J  
B;XFPQ#b  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 (C*G)Aj7  
 由于对称形状，前后焦距一致。 BoYWx^VHx^  
 参数是对应波长532nm。 V|zz
j[c  
 透镜材料N-BK7。 +Gqh  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 H$au02dpU  
&>\E >mJ  
5|f[evQj<S  
.\M@oF  
an={h,  
]IMBRZQqb  
3. 结果：双凸球面透镜 I1^0RB{~  
u4bPj2N8I  
7GY[l3arxv  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 zk=5uKcPE  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 nF0$  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 =;!C7VS  
XKN`{h-@  
CT+pkNC  
dy N`9  
&?Y
bAo_K  
4. 参数：优化球面透镜 mj=$[y(  
YqX/7b+  
|VbF&*v`  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 &:`T!n  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 *2N$l>ql:k  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 8`XpcK-0  
 透镜材料同样为N-BK7。 +C1/02ZJ  
^]o]'  
b<};"H0a  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 "gjy+eosY  
z1wy@1o'  
,2q LiE>  
b/cc\d<  
5. 结果：优化的球面透镜 ~f0Bu:A)  
[U@#whEO  
0][PL%3Z  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 m-S4"!bl  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 wG6>.`:  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 \&ra&3o  
x~C%Hp*#  
\72(d  
jR`q  y<  
6. 参数：非球面透镜 }md[hiJ  
0G ^73Z  
+pp|Qgr 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。 "- @{ )  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 n,}\;Bp  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 LnP={s

 
~c~N _b  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 f#}P>,TP  
'AU(WHf  
8sjAr.iT.  
I!3qb-.Q  
:S'P lH  
7. 结果：非球面透镜 VCfa<hn  
!4TMgM  
'1{co/Y  
 生成期望的高帽光束形状。 xU+
c?OLi  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 4%>iIPXi.(  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 (4=NKtA^G  
ua[ d  
p'z fo!  
Lpd q^X  
hvCX,^LoJ  
8. 总结 - `F#MN  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 |pxM8g1w  
O& k+;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。 vpu20?E>5z  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 _tDSG]  
6qg_&woJ3  
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。 l2Z!;Wm(  
6cH.s+  
扩展阅读 fvnj:3RK  
w6 0I;.hy  
扩展阅读 H:byCFN-  
 开始视频 at"-X?`d  
-     光路图介绍  V9\g?w  
 该应用示例相关文件： 7
 -yf  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 3>;zk#b2  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 @9S3u#vP