[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) V,XP&,no\j  
应用示例简述 y'!p>/%v  
1. 系统细节 _RaVnMJKX4  
 光源 3cfZ!E~^kc  
— 高斯激光束 qa$[L@h>  
 组件 |<3Q+EB^  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 |:=b9kv  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 \e:FmG  
 探测器  %*5g<5  
— 视觉感知的仿真 _X%6+0M  
— 高帽，转换效率，信噪比 )_b@~fC  
 建模/设计 =*:[(Py1  
— 场追迹： lv\F+?]a  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 p=-B~:  
h`EH~W0:z  
2. 系统说明 !v5sWVVR  
eW"x%|/Q7  
Ag>>B9  
&Qq/Xi,bZ  
3. 建模&设计结果 SEQO2`]e:  
QVSsi j  
不同真实傅里叶透镜的结果： =>:% n  
U)`3[fo  
tLXn?aNY  
v;bM.
OL  
4. 总结 +
%e%UF@  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 `FYtiv?G  
#>E3'5b   
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Y1yXB).AH8  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 0l(E!d8&
'  
]*g ss'N  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 ^i`3cCFB<  
nz&b5Xb2  
应用示例详细内容 } `>J6y9  
#"o6OEy$A#  
系统参数 !X\sQNp  
=0s`4Y"+  
1. 该应用实例的内容 3Y1TQ;i,wQ  
f0cYvL]  
$LxG>db  
PtRj9TT  
1F3QI|  
2. 仿真任务 xS H6n  
W;OYO  
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。 5S|}:~7T  
u-%r~ }  
3. 参数：准直输入光源 bG5^h  
q#Yg0w~  
(sV]UGrZ  
rSF;Lp)}  
4. 参数：SLM透射函数 t3  uB  
x%IXwP0  
'FPcAW^8  
5. 由理想系统到实际系统 rnMG0  
PEX26==  
=9DhO7I'  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 xP{HjONu  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ~zE 1'  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 .*RB~c t  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 0^<Skm27"  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 G
_2gKkIK-  
jpYw#]Q  
<?>I\  
PSP1>-7)w  
a!c/5)v(  
应用示例详细内容 X\b}jo^96  
36kc4=  
仿真&结果 =1{H Sf
 
,-cpsN  
1. VirtualLab中SLM的仿真 vI pO/m.3  
sW]yuu!/  
 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)。 1V*8,YiC<  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ++Rdv0~  
 为优化计算加入一个旋转平面 vpeq:h  
Dh\S`nfFq  
D_l/Gxdpr  
.iOw0z  
2. 参数：双凸球面透镜  /gqqKUx  
'|YtNhWZ?  
c*S#UD+  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 (ZE%tbm2  
 由于对称形状，前后焦距一致。 T8,k77  
 参数是对应波长532nm。 sowbg<D  
 透镜材料N-BK7。 E<D+)A  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 &K9VEMCEX  
*ajFZI  
[ E$$nNs  
^Ei*M0fF  
o :.~X  
"?oo\op  
3. 结果：双凸球面透镜 ppwd-^f3j  
L0X&03e=e:  
t Y:G54d=_  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 T4V[RN  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 X)FL[RO%q  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 kbfuvJ>  
U-Af7qO  
LFEp  
KcIc'G 9  
u~#%P&3_W  
4. 参数：优化球面透镜 pj!k|F9  
+ 6x"trC  
S[-.tvI;Q  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 [TRGIGtq  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 WafdE  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ?~F]@2)5w  
 透镜材料同样为N-BK7。 Am2*-  
L\QQjI{  
k)$iK2I  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 !d:tIu{)  
Sp<hai  
yQu vW$  
NJ >I%u*  
5. 结果：优化的球面透镜 f2uZK!:m  
.(`(chRa}  
'9^E8+=|  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 o&CghF  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 R!sNg   
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 <2n'}&F  
Rb{+Ki  
qsI{ b<n  
* zd.  
6. 参数：非球面透镜 s ;48v  
k%"$$uo  
'"Bex`  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 =ft9T&ciD  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 }j&O/Up  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 b OW}"  
l>
A\V)  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 .?A'6  
f&K}IM8& #  
)$MS 0[?  
x2Ha&  
Sq?,C&LsA  
7. 结果：非球面透镜 AdDQWJ^r  
Vz%"9`r  
D5=C^`$2  
 生成期望的高帽光束形状。 %(fL?  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 $B<~0'6}  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 2q+la|1Cr  
QxKAXq@)i  
X d!Cp  
baqn7k"  
h!QjpzQe  
8. 总结 P<8LAc$T  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 cvxIp#FbW  
]OUD5T  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 \{kHSV%z  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Xz8$Xz
,O  
4 uShM0qa  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 aWdUu
id  
k9cK bf@  
扩展阅读 6s'[{Ov  
[S%J*sz~  
扩展阅读 &.hoCPo$  
 开始视频 &/HoSj>HS  
-     光路图介绍 E`~i-kf  
 该应用示例相关文件： 6ezcS}:+  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ACgt" M.3F  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 'HCnB]1