[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) KYP!Rs/j.  
应用示例简述 Z6p
UZ[j,  
1. 系统细节 fzA9'i`  
 光源 D6^6}1WI  
— 高斯激光束 y?:.;%!E  
 组件 EE'!|N3  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 4X$Qu6#i  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 j=J/x:w_e  
 探测器 ;>YzEo  
— 视觉感知的仿真 ,(4K4pN  
— 高帽，转换效率，信噪比 2m[<]$  
 建模/设计 gNhQD*+>{  
— 场追迹： D0q":WvE  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 4aY|TN/|  
l+R+&b^  
2. 系统说明 XrPfotj1  
q]M0md  
_y>~ yZx  
8*fv'  
3. 建模&设计结果 k'"%.7$U!  
7yba04D)
 
不同真实傅里叶透镜的结果： ^I)N. 5  
qv*^fiT  
mQ=#nk$~g  
* H9 8Du  
4. 总结 r4f~z$QK  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 CA#,THty  
F/A|(AH'  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 veRm2LSP  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ,=:D  
Bnd [X  
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。 6DWgl$[[  
ym6K!i]q4  
应用示例详细内容 yOg+iFTr  
+'@D
z9:>  
系统参数 (b6NX~G-:  
n}77##+R&C  
1. 该应用实例的内容 Wr5V`sM  
->{KVPHe{  
xRsWI!d+|  
(3&?wy_l  
L~>i,  
2. 仿真任务 %!L9)(}"  
uOGw9O-d9  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 EU/8=JA1  
TBrPf-Xr  
3. 参数：准直输入光源 hiw|2Y&`  
{vO9ptR;  
6Kb1~jY  
9<)NvU^-r  
4. 参数：SLM透射函数 27< Enq]  
e NafpK  
:#~j:C|  
5. 由理想系统到实际系统 PJ'E/C)i  
w8D"CwS1Rx  
a -moI+y  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 WSY}d Vr  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ;xs"j-r/  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 Q?/o%`N  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 ,-e{(L  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 -[DOe?T  
{$Gd2gO  
9 5RBO4w%w  
O s.4)  
]}(H0?OQR  
应用示例详细内容 .@Dxp]/B}  
@k/NY*+  
仿真&结果 K:Q<CQ2  
q8Z<{#oXu  
1. VirtualLab中SLM的仿真 d$AWu{y  
'-/xyAzS  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 *C=>X193U  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ApXy=?fc  
 为优化计算加入一个旋转平面 a+T.^koY  
!1C
y$}w  
<nK?LcP  
qc~iQSI  
2. 参数：双凸球面透镜 Clb@$,  
r_;N
t  
we?76t:-  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 =k:,qft2  
 由于对称形状，前后焦距一致。 ^B2 -)  
 参数是对应波长532nm。 a"g!
e^  
 透镜材料N-BK7。 _M5|Y@XN-  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ^UhBH@ti  
k/gZ,  
Bv%GJ
*>>  
\<6CZ  
x*&|0n.D  
A^EE32kbm  
3. 结果：双凸球面透镜 2Jmz(cH%  
fCobzDy  
A4<Uu~  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 qXtC^n@x  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 5=?\1`e1[  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 YNj`W
1  
u4%Pca9(=  
Hi`//y*92H  
#7YY<) xt}  
9lH?-~9  
4. 参数：优化球面透镜 U,-39mr  
>:!X.TG$  
pKrN:ExB"\  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 s)Cjc.Qs  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 TNh1hhJ$b  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 )Z?Ym.0/  
 透镜材料同样为N-BK7。 6}Y#=}  
r|P
B*`  
-rli(RR)|  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 !|S43i&p  
j578)
!aJ  
s '\Uap  
~-J]W-n  
5. 结果：优化的球面透镜 `LE6jp3,  
vf%&4\ib  
vv+z'(l  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 &_|#
.  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 -Z Ugx$  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 hUMf"=q+  
]cMqahaY  
:GP]P^M;G@  
D"?fn<2  
6. 参数：非球面透镜 4X |(5q?  
o-OHjFfB  
)MchsuF<  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 |NC*7/}  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 \EtQ5T*u  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 Yqi4&~?db  
]4]6Qki  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 @A89eZbW  
.1Al<OLL  
YLv'43PL  
tL)t"  i  
5Qn '  
7. 结果：非球面透镜 q):5JXql~  
[^e%@TV>d  
kep/+J-u  
 生成期望的高帽光束形状。 /qGf 1MHD  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 =mpVYA  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 uIZ-#q  
pd;br8yE$@  
$79=lEn,  
z'\_jaj^  
#32"=MfQn  
8. 总结 t@N=kV  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 lXiKY@R#  
P} SCF  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 DYxCQ D  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 _EMwm&!  
Qqvihd  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 u TK,&  
'~&X wZ&  
扩展阅读 &c:Ad% z  
YSh+pr  
扩展阅读 W$OG(m!W>  
 开始视频 L3--r  
-     光路图介绍 fM63+9I)\  
 该应用示例相关文件： !&/{E [  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 Q[pV!CH  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 ps%q9}J