[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) r0\f;q  
应用示例简述 b|?;h21rG  
1. 系统细节  *4yN3y  
 光源 &8?`<   
— 高斯激光束 XAD3Z?  
 组件 /1.rz{wpb  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 OyVm(%Z   
— 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 P
Jo  
 探测器 kC$I2[t!  
— 视觉感知的仿真 Ft-6m%  
— 高帽，转换效率，信噪比 C0m\SNR  
 建模/设计 TOT PzB  
— 场追迹： ~j&?/{7I  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 *\ECf.7jz  
MCy~@)-IN  
2. 系统说明 <DmTj$  
YoSQN
/Z  
L;)v&a7[P  
uMiyq<  
3. 建模&设计结果 BKb<2  
f=_g8+}h  
不同真实傅里叶透镜的结果： !$>G#+y  

{;n0/   
>t#\&|9I  
"$)yB  
4. 总结 ?qT(3C9p  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 -c={+z "  
A*0*sZ0  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 GX38~pq  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 A,<@m2  
=K'L|QKF  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 VS`Z_Xn  
wn84?$BGd  
应用示例详细内容 0k1MKzi Q  
K&S@F!#g  
系统参数 rPTfpeqN)  
l l:jsm  
1. 该应用实例的内容 t9D S]Li  
F#1kZ@nq  
RKe?
.  
:ICr\FY$  
q/'MS[C  
2. 仿真任务 pqfT\Kb>  
wE2x:Ge:  
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。 A-0m8<  
o*_g$  
3. 参数：准直输入光源 +]L)>$6  
(xUFl
@I!  
&kx\W)  

uI9lK  
4. 参数：SLM透射函数 (`mOB6j  
Sf/W9Jw  
cVg$dt  
5. 由理想系统到实际系统 W-XN4:,qI  
:SeLkQC  
2Q 3/-R  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 FB!z#Eim  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 0 r3N^_}  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 }wL3mVz  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 G>j"cj  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 W_D%|Ub2X  
,O9`X6rh'  
3G(skphE  
c#x7N9;"!  
#tP )-ww  
应用示例详细内容 P.1Qc)m4  
-;S3|  
仿真&结果 u2om5e:  
w6v1 q:20  
1. VirtualLab中SLM的仿真
3H <`Z4;  
/0!$p[cjm  
 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)。 |nfH-JytV  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 Oo$%Yh51~  
 为优化计算加入一个旋转平面 +}Auk|>Dc  
G`WzJS*}v  
#PPsRKj3c  
ugRV5bUk  
2. 参数：双凸球面透镜 KK .cDAR  
/Sh4pu"'  
BDnBBbBrz  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 A1 b6Zt  
 由于对称形状，前后焦距一致。 A7e_w 7?a  
 参数是对应波长532nm。 p+5#dbyr  
 透镜材料N-BK7。 :.C)7( 8S  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 GdL4|xv  
Y~x`6  
_"`uqW79  
/$<JCNGv  
uk1v7#p  
+-",2d+g  
3. 结果：双凸球面透镜 =b|)Wnt2f  
>02i8:Tp5K  
[lrmuf  
 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。 YU*46 hA1B  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 = c/3^e  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 
yqC+P  
.v$ue`  
<w%Yq?^  
JO]`LF]  
Sk!v,gx  
4. 参数：优化球面透镜 J
J*0M(GG  
OcLg3.:L  
vl>_e  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 n,1NJKX  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 1\=pPys)  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 R,fMZHAG  
 透镜材料同样为N-BK7。 d#RF0,Y9  
lS>=y#i3Xv  
iRkOH]+K  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 P]{B^,E  
G >I.  
Y!Usce  
LZ3rr-  
5. 结果：优化的球面透镜 aEV|>K=6Y'  
vK[v eFH  
WX+< 4j  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 EXv\FUzo  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 2M!+gk=+  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 w;z@py
  
}:K\)Pd  
VGkW3Nt0  
Q'>_59  
6. 参数：非球面透镜 :XNK-A W  
ghE?8&@ iq  
4Xa.r6T_N=  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 1gf/#+$\  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 mkKRC;  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 kG_&-b  
./aZ

V  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 dw=Xjyk?h  
@$K![]oD  
7 UB8N vo  
c"oQ/x  
nvm1.}=Cnd  
7. 结果：非球面透镜 ~2;&pZ$  
ROlzs}  
LRfFn^FPM  
 生成期望的高帽光束形状。 q[Sp|C6x  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 PaU@T!v  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。
s/k  
)w3XN A_V  
XPR:_  
+c~O0U1  
1+.y,}F6b  
8. 总结 {VrAh*#h  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 n?7h
p%}  
KU8Cl>5  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 XACEt~y  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 }(f,~?CP]  
p~k`Z^xY$  
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。 C {H'  
#I*ht0++  
扩展阅读 s\n,Z?m  
T3B|r<>I  
扩展阅读 ^OGH5@"  
 开始视频 4)c"@Zf  
-     光路图介绍 7Vof7Y <  
 该应用示例相关文件： }]Z,\lA  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 xu\/]f)  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 ,vHX>)M|