[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) 7<1fKrN?GF  
应用示例简述 mvTyx7h=  
1. 系统细节 z/0yO@_D/q  
 光源 qTTn51  
— 高斯激光束 <F)w=_%&  
 组件 )y`TymM[F  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 BLwfm+ m"  
— 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 GL5^_`n  
 探测器 D#d8^U  
— 视觉感知的仿真 G&@-R{i  
— 高帽，转换效率，信噪比 [T4 pgt'H  
 建模/设计 L8:]`MQ0  
— 场追迹： 0Q$~
k  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 V9zywM  
2~M;L&9-  
2. 系统说明 ]M~8@K  
mNx,L+3  
}0BL0N`_  
G}P)vfcH  
3. 建模&设计结果 3q#"i&  
8B*E+f0  
不同真实傅里叶透镜的结果： VR4E 2^  
KP=D! l&q  
Mu'^OX82  
P?q G  
4. 总结 h-r6PY=i  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。  Iys6R?~  
M)"]$TM  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 6%ZHP?  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 5;FP.{+  
Y
_[g_  
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。 @[d#mz  
;23=p=/h  
应用示例详细内容 X2\E9hJg  
<`c25ih.4  
系统参数 YKP=0 j3,  
/&D'V_Q`*  
1. 该应用实例的内容 K08 iPIkQ  
.Lojzx  
Job/@> ;  
"H5&3sF2  
6Cl+KcJH  
2. 仿真任务 <\, &:<  
7<EJo$-j  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 @Pxw
hlxa  
:v#k&Uh3y  
3. 参数：准直输入光源 s8t f@H4r  
kU#:I9PO  
0=OD?48<  
o-SRSu  
4. 参数：SLM透射函数 Y*Y&)k6t  
tCWJSi`IJ  
RRx`}E9,  
5. 由理想系统到实际系统 PqT"jOF]n  
`aO.=:O_  
7'_nc!ME  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 G$cxDGo  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 5Xwk*@t2a  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 r~)VGdB+  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 X!T|07#c  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 |.j^
G2x  
/"(b.&  
R `;o!B}[  
(JevHdI*V  
dKU5;  
应用示例详细内容 >4Iv[ D1  
iH[E= 6*  
仿真&结果 d2ohW|  
dO+kPC  
1. VirtualLab中SLM的仿真 PPN q:,  
v-ThdE$G#  
 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)。 NeY"6!;k  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 R @"`~#$$  
 为优化计算加入一个旋转平面 !loO%3_)  
e:qo_eSC^-  
w]n4KR4  
*7\W=-  
2. 参数：双凸球面透镜 h>dxBN  

8,=G1c  
*0O<bm  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 E\w+kAAf  
 由于对称形状，前后焦距一致。 Fl<
(m  
 参数是对应波长532nm。 -eUV`&[4  
 透镜材料N-BK7。 2.]~*7   
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 Dft4isyt^  
s}jlS  
SAP;9*f1\  
> 9o{(j  
,`<]>;s  
mLJDxh'B  
3. 结果：双凸球面透镜 fc3 Fi'^  
{h,_"g\V  
j13riI3A  
 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。 0k%hY{  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 &1=g A.ZR  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ,pn)>  
L+73aN  
gNTh% e  
I:nI6gF  

_y>}#6B  
4. 参数：优化球面透镜 =w6}\ 'X  
*y{+W   
A9t8`|1"%H  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 _1P`]+K\D$  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 x=h0Fq,T  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 s*f1x N<  
 透镜材料同样为N-BK7。 0#<WOns1   
9T$u+GX'  
_@
~PL>g"p  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 cg{Gc]'1#  
>zFD$  
zMr&1*CDX  
Mo_$b8i  
5. 结果：优化的球面透镜 hl**zF  
iyc$)"w  
V;k#})_-  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 $.9 +{mz  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 \KCWYi]  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 z#RuwB+  
x df?nt  
>4~#%&  
3+%nn+m  
6. 参数：非球面透镜 t?HF-zQ  
PGkCOmq   
'aZASPn[  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 lQWBCJ8y  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 <W2ZoqaV  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 L$kgK#T  
=6
fB*bNk]  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 c`ftd>]  
L@?e:*h  
)O&z5n7t4s  
o<nS_x  
<cj}:H *  
7. 结果：非球面透镜 qW3x{L$c  
~XKZXGw  
5/,Qz>QE[  
 生成期望的高帽光束形状。 pjdo|  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 @+E7w6>%  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。
#n#HzbT  
++0rF\&  
&Q~)]|t  
[1U{ci&=p  
yuv4*  
8. 总结 m &!XA  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 E?_ zZ2  
o[oqPN3$Y  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ##GY<\",;  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ^obC4(  
Fv A8T2-v  
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。 LZa% x  
H#`8Ey  
扩展阅读 =W<[Fe3  
<%&_#<C)  
扩展阅读 R+uw/LG  
 开始视频 iu|v9+  
-     光路图介绍 [4: Yi{>  
 该应用示例相关文件： ]w-.|vx  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 Sz)b7:  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 7f* RM