[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) yw1Xxwc  
应用示例简述 dux_v"Xl  
1. 系统细节 5'%O]~  
 光源
{\|XuCF#  
— 高斯激光束 HrT@Df  
 组件 'pF$6n;  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ;alt%:$n  
— 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 U!YoZ?  
 探测器 77j"zr7v  
— 视觉感知的仿真 C'jCIL  
— 高帽，转换效率，信噪比 J|HV8  
 建模/设计 &vQ5+  
— 场追迹： w7\vrS>&  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 Mgu9m8 `J  
4ywtE}mp  
2. 系统说明 \x5>H:\Y  
&3)6WD?:U  
=l6WO*  
1`l(H4  
3. 建模&设计结果 /q/^B>]  
rA@|nL{  
不同真实傅里叶透镜的结果： #MbY+[Y@v  
$U(D*0+o/  
P]L%$!g  
\Rha7O  
4. 总结 J%fJF//U  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 -w'g0/fD  
)*7{%Ilq  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 L3j ~Ooo  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 hqwsgJ  
&v9"lR=_k  
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。 0rif,{"  
D7c+/H@PF  
应用示例详细内容 ^}:0\;|N  
%{me<\(  
系统参数 {xP-p"?p  
jP<6Q|5F  
1. 该应用实例的内容 E;"VI2F  
u!fZ>kS  
W&m3"~BJ  
mXsSOAD<  
x_l8&RIB*  
2. 仿真任务 w[G-=>;  
#kJ8 qN  
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。 R1.Yx?  
"g(q)u >  
3. 参数：准直输入光源 s"8z q;)  
Lf{pTxKr  
CM`Q((  
kpk ^Uw%f  
4. 参数：SLM透射函数 r8A'8g4cM  
R80|q#h,]  
TBHd)BhI.  
5. 由理想系统到实际系统 @#9xSs#  
~u?rjkSFoh  
-ilhC Y@M  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 z,VXH ?.Zo  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 YG>E
op  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 IEfm>N-]  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 Ysi@wK-LnF  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 dO-Zj#%7z8  
9(bbV5}  
G)""^YB-  
9AD0|,g  
h5^W
e"}+  
应用示例详细内容 q@4Cw&AI+  
J.0&gP V  
仿真&结果 9  I&[6}  
= @FT$GQ  
1. VirtualLab中SLM的仿真 T8j
<\0WW  
9s*UJIL  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 YKx+z[A/p  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 QKoJxjR=^  
 为优化计算加入一个旋转平面 m^^#3*qa  
0BOL0<Wq  
,yi@?lc  
%Wc$S]>i  
2. 参数：双凸球面透镜 q?f-h<yRQ  
4U[X-AIY&  
&(20*Vn,O  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 BJsN~`=r  
 由于对称形状，前后焦距一致。 r&XxF>  
 参数是对应波长532nm。 >Q)S-4iR  
 透镜材料N-BK7。 ;!m_RQPFF  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 TQ5kT?/{  
e"2x!(&n(  
nYK!'x$  
vLCm,Bb2L  

E7]a#  
^9|&w.:@Q  
3. 结果：双凸球面透镜 FWS!b!#,N  
Xd&oERJj  
>lugHF$G  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。
Fk?KR  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 D6EqJ,~  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 JJP!9<  
NV
`7VYU  
57$/Dn  
@9MrTP  
2{L[D9c/6  
4. 参数：优化球面透镜 k:1|Z+CJ  
dp:5iuS  
xf{=~j/L  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 5)M#hx%]#  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 "+BuFhSLf  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 `iwGPG!  
 透镜材料同样为N-BK7。 yIS&ZtBA  
1sfs!b&E  
NbUibxJ  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 =Flr05}m  
83{v_M  
m9aP]I3g]\  
JWQ
.Efe  
5. 结果：优化的球面透镜 SxM5'KQ  
}z2K"eGt  
cHwN=mg]S  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 75']fFO@!  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 W1UqvaR  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 jL~. =QD  
e73zpF  
5OC3:%g  
X""}]@B9z  
6. 参数：非球面透镜 it=ir9  
1.j;Xo/+:V  
<9?`zo$y  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 b"~Ct}6f  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 BctU`.  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 XN'<H(G  
e&=T`  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 A#w*r-P  
>zv}59M  
yrR,7vJ  
IN!IjInaT@  
w;T?m,"  
7. 结果：非球面透镜 G~Fjla\?Q  
a]R1Fi0n  
1?T^jcny:M  
 生成期望的高帽光束形状。 XO4rrAYvW  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 D-\z'gS  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 Iy{&T#e"  
u-~
?ylh  
2aW"t.[j  
4>(OM|X=9  
B_|jDH#RyJ  
8. 总结 WR4\dsgCU  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Dad*6;+N  
K#'{Ko  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 /%h<^YDBf  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 J(x42Q}*S  
FtxmCIVIV~  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 9vz"rHV  
0p ZX_L'  
扩展阅读 ;=?KQq f  
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扩展阅读 ngQ]  
 开始视频 >t}0o$\?E  
-     光路图介绍 $~2qEe.h  
 该应用示例相关文件： RU GhhK  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 %NfbgJcL_  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 !l1ycQM