[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) h-ii-c?R@0  
应用示例简述 >ZOlSLu  
1. 系统细节 Vhv'Z\  
 光源 }2;P`s  
— 高斯激光束 {4 Yxh8  
 组件 LMoZI0)x  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 0}<blU  
— 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|bst][S  
 探测器 [M[#f&=Z  
— 视觉感知的仿真 .S|7$_9;b  
— 高帽，转换效率，信噪比 =|i_T%a  
 建模/设计 iUcX\ uW  
— 场追迹： ys=} V|  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 _" 9 q(1  
b+qd' ,.Z  
2. 系统说明 Am*IC?@tq  
jaEe$2F2  
+w]#26`d  
Nt$4;  
3. 建模&设计结果 (/I6Wa  
*w@1@6?j  
不同真实傅里叶透镜的结果： Im~
DK  
.hx(9  
v1{j1~Z
R  
c
~(61Sn]  
4. 总结 w|&lRo@1  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 hYzP6?K"  
aC}\`.Kb  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 -6DRX  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 q~9-A+n  
E:8*o7  
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。
=OFhM7  
b_TI_  
应用示例详细内容 EFC+7L(j  
k( 0;>)<i  
系统参数 H14Q-2U1xa  
$3"hOEN@5`  
1. 该应用实例的内容 :8@)W<
>%  
x"q]~u<rB  
#@DJf  
SWzqCF  
;&=jSgr8  
2. 仿真任务 ~!Sd|e:4  
CqEbQ>
?  
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。 3]vVuQK.  
Rr [_t FM  
3. 参数：准直输入光源 Q*<KX2O  
s\mA3t  

Ee}|!n>  
_3%$E.Q  
4. 参数：SLM透射函数 PMTrG78p*  
Zy7kPL;b  
d;dT4vx$[M  
5. 由理想系统到实际系统 wY ItG"+6  
+&7V@  
`l]Lvk8O  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 $!wU[/k  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ^|Z'}p|&  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 uEb:uENk'(  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 2gO@   
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 y%vAEQ2j=  
/(8"]f/  
3T.V*&  
`WH$rx!  
pv0|6X?J"  
应用示例详细内容 RTlC]`IGT  
b/[X8w'VP  
仿真&结果 p+~Imf-Jk  
^^}htg  
1. VirtualLab中SLM的仿真 .iR<5.  
AsE77AUA  
 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)。 /#T{0GBXe  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 424iFc[  
 为优化计算加入一个旋转平面 3A^AEO  
R5e[cC8o.  
mQ1  
;!f~  
2. 参数：双凸球面透镜 c&bhb[  
*-=/"m  
TP#Ncqh  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 g8E5"jpXx3  
 由于对称形状，前后焦距一致。 pBe1:  
 参数是对应波长532nm。 NpGi3>5  
 透镜材料N-BK7。 `scW.Vem  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 sT1k]duT  
KJJ:f
G8'  
4J[zNB]  
3M?O(oO  
#akJhy@m$  
@$kO7k0{g  
3. 结果：双凸球面透镜 3(K.:376  
`=p
A;R9  
JZ`u?ZaJ/s  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 1.@{5f3T  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 G HQ~{  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 #tg\ bb  
8Y8bFWuc  
~roNe|P  
Jq)k5X>&Sj  
X,+a 6F  
4. 参数：优化球面透镜 e%pohHI  
V?yQm4  
H.iCYD_=  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。  g4q{ ]  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 vbJdhaf  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 #QsJr_=  
 透镜材料同样为N-BK7。 xKBi".wA  
Kn$t_7AF^  
5q@s6_"{  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 G)YmaHeI;[  
ncadVheKt  
;\}dQsX  
~rI2 RJ  
5. 结果：优化的球面透镜 i{N?Y0YQs0  
;yqHt!N  
]6^S:K_"  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 2?LPr  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 E3p$^['vx  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 Ie!">8."  
:55a9d1bL  
tc.|mIvw  
9ec?L  
6. 参数：非球面透镜 >q?{'#i /  
h3E}Sa(MQ:  
;~r-P$kCY  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 AW\uE[kg  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 SN")u  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 |1H9,:*%  
8(- 29  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 \H>Psv{  
QsPg4y3?D  
x(Uv>k~i}  
s+_8U}R  
8[,R4@  
7. 结果：非球面透镜 6qmV/DL  
XySkm2y  
(bsywM  
 生成期望的高帽光束形状。 GMZ6 dK  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 1Hhr6T^)  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 )(.g~Q:  
V/DMkO#a  
4gEw}WiP  
*!%n`BR '  
,hJx3g5#n  
8. 总结 (gE<`b  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 7Q'u>o  
3&E@#I^],  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 *C|*{!  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 0n4(Rj|}2  
5cM%PYU4: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。 {
=Ji2k0U'  
sqF.,A,  
扩展阅读 %*<Wf4P"  
pHoxw|'Y  
扩展阅读 |;aZi?Ek[  
 开始视频 w Ad
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P9h  
-     光路图介绍 N0$ uB"  
 该应用示例相关文件： =^
Ws/k  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 1x/R  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 9X1vL