[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) ]Ub"NLYV  
应用示例简述 c'md)nD2M  
1. 系统细节 b,hRk1  
 光源 [jnA?Ge:  
— 高斯激光束 'u}OeS"f  
 组件 C:r3z50  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 03Uj0.Z|7  
— 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 <]Btx;}  
 探测器 T0|hp7WM  
— 视觉感知的仿真 uxx(WS  
— 高帽，转换效率，信噪比 z#HNJAQ#|  
 建模/设计 ,
4mb05w;d  
— 场追迹： Kt3T~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。 #u"$\[G  
&[b(Lx|i  
2. 系统说明 JCjV,
 
yU|=)p5  
T3bYj|rh=  
rczwxWK  
3. 建模&设计结果 a! gj_  
yRy^'E~  
不同真实傅里叶透镜的结果： W %<,GV  
y/Ui6
D  
x~?|bnM#3  
C23Gp3_0/  
4. 总结 b?,''t  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 %6Y\4Fe  
QCJf   
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Ex<@:  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Yij_'0vZ  

;iA$yw:  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 ~P fk   
^XT;n  
应用示例详细内容 T s9go  
?>Bt|[p:s)  
系统参数 /lLG
|aAe  
~Dbu;cqR@  
1. 该应用实例的内容 ;>CM1  
jO.c>C[?  
m$`4.>J  
L"L a|  
Um!LF"Z  
2. 仿真任务 6m0-he~  
eI
cIl2  
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。 =AP0{  
F;ELsg  
3. 参数：准直输入光源 >p29|TFbV  
xzw2~(lo  
\7WZFh%:  
N)EJP~0  
4. 参数：SLM透射函数 Ssd7]G+n:  
.2 }5Dc,eR  
r!c7{6N  
5. 由理想系统到实际系统 EouI S2e;a  
ow9Vj$m  
b\vL^\bX8  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 IAd[_<9D  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 2Uy}#n|)r  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 b v4  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 DI\^&F)3T2  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 Bgs,6:  
DfZ)gqp/Av  

k&= iye(  
;HmQRiCg  
^o(C\\>{&  
应用示例详细内容 FTh/1"a  
5N[H@%>QO  
仿真&结果 )2?A|f8  
]Z>zf]<  
1. VirtualLab中SLM的仿真 r5Xi2!  
b`^mpB*6R  
 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)。 ogJ>`0 +J  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 2+C8w%F8  
 为优化计算加入一个旋转平面 Q o
WjC  
 L{u1_  
M5{vYk>,1Q  
;'oi7b  
2. 参数：双凸球面透镜
xeSv+I-b  
TnLblkX  
M(.]?+  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ++CL0S$e  
 由于对称形状，前后焦距一致。 yHxi^D]  
 参数是对应波长532nm。 -hKtd3WbT  
 透镜材料N-BK7。 r'J3\7N!u  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 Cgn@@P5ZC  
CW@G(R  
HE*P0Yf=  
C44*qiG.  
EK}QjY[i  
p/?TU  
3. 结果：双凸球面透镜 8zH/a   
o[>p  
D}K/5iU]a  
 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。 UY&DX
IPM  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 Cz#3W8jV  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 etL)T":XV  
Yd$64d7,h  
~f[91m!+  
1~9AQ[]w8  
/[Sy;wn  
4. 参数：优化球面透镜 Bk8 '*O/)  
hionR)R4  
ybVdWOqv  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 mNApFwZ  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 o/p'eY:)  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 et :v4^*f  
 透镜材料同样为N-BK7。 ^g*/p[  
;AE%f.Y  
8A|i$#.&  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 21G:!t4/?n  
QLAyX*%B  
\ /6
m  
XrQS?D`  
5. 结果：优化的球面透镜 2`w\<h  
^1NtvQe@Y\  
IP+1 :M  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 pI{s )|"  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 d^jIsE`  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 1Qgd^o:d  
1~ZKpvu  
&)|3OJ'o  
b{Kw.?85  
6. 参数：非球面透镜 =Pgu?WU@  
z/t:gc.  
<jRs/?1R  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 Y&_1U/}h  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 5s2334G  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ?4}EhXR(  
6Bfu89  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 1MzOHE
 
u(|k/~\  
WS)u{ or  
s%~p?_P   
)04lf*ti  
7. 结果：非球面透镜 ps6c>AN`A&  
B.J4
}Ua  
]]Da/^K=Z  
 生成期望的高帽光束形状。 SAGLLk07G  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 [{B1~D-  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 tr\Vr;zd  
3fJwj}wL  
WtTwY8HC  
zorTZ #5  
x9NLJI21/  
8. 总结 ^ok;<fJ  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 6'6@VB  
<WGl4#(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。 i>[1^~;  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 kM?p>V6  
M('cG  
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。 S:"t]gbF =  
s/K}]F  
扩展阅读 w{"GA~=  
Z qg(\  
扩展阅读 0R2
AhA#  
 开始视频 3rZ"T  
-     光路图介绍 Wwf#PcC]  
 该应用示例相关文件： ?%h JZm;  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 pTK|u!fs  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 K/u`Wz~A