[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) b+j_EA_b  
应用示例简述 N,+g/o\f  
1. 系统细节 .j<B5/+  
 光源 md +`#-D\O  
— 高斯激光束 fF]&{b~wk  
 组件  F-\8f(\  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 /t6u"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 X1z0'gvh  
 探测器 9M~$W-5  
— 视觉感知的仿真 jxOVH+?l%  
— 高帽，转换效率，信噪比 ?}Ptb&Vk(  
 建模/设计 3\l9Sf=M|
 
— 场追迹： )xy{[ K|M(  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 y?4=u,{C  
<W|{)U?p  
2. 系统说明
Zu73x#pI  
BL^Hj  
m3!MHe~t  
ph'SS=!.  
3. 建模&设计结果 >Vm  
Uo)<_nG  
不同真实傅里叶透镜的结果： `e;Sjf<  
;}9Ws6#XQs  
cZF;f{t  
QS?9&+JM|  
4. 总结 B-p5;h>  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 lfhKZX
  
H9m2Whq  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 8ewEdnE   
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 GT}#iM  
$[;eb,  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 %.gjBI=  
:H:}t>X6Vo  
应用示例详细内容 @%85k/(  
2Sd6b 2-  
系统参数 sWzXl~JbF  
#Z5Wk  
1. 该应用实例的内容 _IGa8=~  
" yl"A4p S  
tD482Sb=  
nE.s  
R2f,a*>  
2. 仿真任务 s"!}=kX  
|}Z"|-Z  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 znpZ0O\!  
FOyfk$  
3. 参数：准直输入光源 yAkN2  
qiJ;v1  
HpSfI7  
rxA)&  
4. 参数：SLM透射函数 ^Iq.0E9_  
aV#;o9H{
  
bvvx(?!  
5. 由理想系统到实际系统 %R"nm  
S$:S*6M@"  
O@&I.d$  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 Rzj!~`&N  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 v^E2!X  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 <xz-7EqbwX  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 @D{[Hj`<  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 g{{SY5qDj  
~&|i'f[  
@}RyW&1Z  
$\H46Ji  
jH/%Z5iu  
应用示例详细内容 Mi-9sW  
}+3~y'k  
仿真&结果 +6E<+-N  
K?eo)|4)DB  
1. VirtualLab中SLM的仿真 :Dm@3S$4<  
\wd`6  
 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)。 OPh@H.)^  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ew~FN  
 为优化计算加入一个旋转平面 0M.[) @  
2M`Ni&v  
|,f6c Omf  
Ds/zl Z  
2. 参数：双凸球面透镜 l,8|E  
wpmtv325  
K|!)<6ZsG7  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 (#BA{9T,^  
 由于对称形状，前后焦距一致。 ,PAKPX9v_F  
 参数是对应波长532nm。 >0$5H]1u  
 透镜材料N-BK7。 LRgk9*@,  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 3N\X{za  
%
QkvBg*  
69L&H!<i:  
;W:Q}[  
3g?T,|2K  
/iy/2x28>  
3. 结果：双凸球面透镜 )E|Bb=%  
}])f^  
M?97F!\U  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 JJO"\^,;~  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 :W55JD'  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ]e9kf$'  
zE{zX@  
KcE=m\h  
<9vkiEo  
'ZZ/:MvQa  
4. 参数：优化球面透镜 PVQ%y  
W3kilhZ  
8'62[e|=7[  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 ujBADDwOg)  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 i
Bt5aUt  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 +!wc(N[(2  
 透镜材料同样为N-BK7。 N*;/~bt7P  
kM@,^`&  
0&@6NW&Mu  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 cQ%HwYn  
7va%-&.&t  
U/X ^  
#B
[>\D"*  
5. 结果：优化的球面透镜 MvA_tRO  
rCYn YA  
@(L|
 
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 *{bqHMd4L  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 BDg /pDnwg  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 _4w%U[GT,  
shRvwE[  
w6tY6bf}  
ubw ]}sfM#  
6. 参数：非球面透镜 Z'~FZRF  
bBf+z7iyc  
el<nY"c  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 sQ$FtKm6  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 s&l[GKR  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 nK[$ID  
Y;WrfO$J  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 :0l(Ll KD  
0 N(2[s_A  
>=
(e}~5y  
iJK9-k~  
&W%TY:Da|  
7. 结果：非球面透镜 WF]:?WE%
 
8~bPoWP  
d>}%A ]  
 生成期望的高帽光束形状。 sp
f}{o  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 i8]r}a  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 s
?G@k}{  
i.]}ooI  
k dqH36&<  
\]D;HR`vo  
aVlHY E  
8. 总结 pfG:PrZ  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Ptg73Gm&R  
.T7ciD  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 "v06Fj>q  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ?{n#j,v!  
q:'(1y~  
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。 JmK+#o  
ETIf x)B-  
扩展阅读 mMR[(  
;Mc}If*  
扩展阅读 ` mi!"pmw  
 开始视频 la-+`  
-     光路图介绍 s}.nh>Q  
 该应用示例相关文件： (]JJ?aAF  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ]3v  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 aCanDMcBnq