[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) Df
:7P>  
应用示例简述 f H|QAMfOu  
1. 系统细节 l()MYuLNV  
 光源 qJXsf M6  
— 高斯激光束 oXlxPN39  
 组件 vd7N&c9  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 fb.\V]K  
— 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 h<'5q&y  
 探测器
.A7tq  
— 视觉感知的仿真 27E9NO=  
— 高帽，转换效率，信噪比 t_>bTcsU  
 建模/设计 tK|9qs<%  
— 场追迹： ' q<EZ{  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 hdr}!wV  
IgVo%)n  
2. 系统说明 G9n /S=R?  
hQ}7Z&O  
xPDA475Cw3  
yvooM'R  
3. 建模&设计结果 r ctSS:1  
yOUX E>-  
不同真实傅里叶透镜的结果： iQ|,&K0d]  
Ly)(_Tp@+  
*M&VqG4P9w  
'`]n_$f'  
4. 总结 grCO-S|j^  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 1KYbL8c  
-<51CDw,  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 I51oG:6fR?  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 !<=%;+  
VqClM  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 rI<nUy P?  
5&<d2EG6l'  
应用示例详细内容 <cDKGd  
?H[5O+P[  
系统参数 7O+Ij9+{n  
Z[k#AgC)  
1. 该应用实例的内容 lbB.*oQ  
;;YcuzQI3  
L`jB)wF/J  
3_L1Wm  
v;fJM5PA  
2. 仿真任务 nrTv=*tDj  
29Z!p2{hk  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 b$v[@"1  

fwi};)K  
3. 参数：准直输入光源 Z#4JA/c!  
8 _4l"v p  
<o&o=Y8  
h"u<E\g  
4. 参数：SLM透射函数 q}<.x8\  
jcEs10y  
 's>#8;X  
5. 由理想系统到实际系统 PG6[lHmi  
iY ^{wi~?  
G{NSAaD[  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 rb:<N%*t  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 v}F4R $  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 c$Xe.:QY  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 ]~ !XiCqu  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 1 [Sv  
NZo<IKD$  
r"{Is?yKe  
lx{.H,1
~  
I!fB1aq-  
应用示例详细内容 xdd:yrC  
9W1;Kb|Z<  
仿真&结果  2Vp>"  
i>Z|65  
1. VirtualLab中SLM的仿真 n}< ir!ZTO  
8W~lU~-  
 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)。 brg":V1a  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 @J-plJ4e  
 为优化计算加入一个旋转平面 !uWxRpT,7  
l60ikc4$I  
l^k+E-w\  
29"mE;j  
2. 参数：双凸球面透镜 ?SC3Vzr  
|}_gA  
YF}9k  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 `nT?6gy  
 由于对称形状，前后焦距一致。 paW'R+Rck  
 参数是对应波长532nm。 ;#3ekl{-g  
 透镜材料N-BK7。 Bu7A{DRf  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 p QluGIX0V  
&&X$d!V  
\Y
*!f|=of  
p1Q/g Il  
r2RBrZ@1  
!L4dUMo  
3. 结果：双凸球面透镜 \).Nag+  
eh$G.-2N  
z>6.[Z(T  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 &oA~ Tx  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 G9\EZ\x!  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 %VzYqj_P"  
/sy-;JDnsu  
FyCBNtCv  
T3=(`  
4Mk8Cpz  
4. 参数：优化球面透镜 Iq+2mQi*/k  
4 GUA&qs  
xXORIlD  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 9*' &5F=  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 P"b8!k?  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 +|6`E3j%  
 透镜材料同样为N-BK7。 &9RH}zv6  
>wA+[81[  
^Sw2xT$p{j  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 8`}l\ Y  
R6 ;jY/*#  
=tq1
ogE  
 Q.yb4  
5. 结果：优化的球面透镜 W;qP=DK2  
jDkm:X}:  
)`^ /(YG  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 YNI;h%w  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 Uls+n@\!  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 1t.R+1[c  
[O\9 9>  
?b56AE  
8yn4}`Nc@  
6. 参数：非球面透镜 #*^e,FF<  
vHS2q >  
*,17x`1e  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 Yr=8!iR$  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 *#zS^b n  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 (Ux[[  

[_
V:)  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 K U$`!h  
mg`j[<wp  
9:Si] Pp+S  
z?4=h Sy  
6AAswz'$P  
7. 结果：非球面透镜 #BsW  
!.*iw k`  
UU[H@ym
#  
 生成期望的高帽光束形状。 <6/= y1QC)  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 GV5qdD(  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 -G-3q
6A  
g8RPHjvZ  
h48YDWwy  
o5SQ1;`   
ya.n'X14  
8. 总结 d*2u}1Jo8  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 P_&p=${  
LL.x11o3  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 IB8gDP2  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 RJhK$\  
wx*1*KZ  
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。 t+O e)Ns  
QD$Gw-U-l=  
扩展阅读 7\X$7  
Bd&`Xfebj  
扩展阅读 L=]p_2+  
 开始视频 R
5(F)abi  
-     光路图介绍 epkD*7  
 该应用示例相关文件： -uj3'g(;w  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 [9AM\n>g  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 \J3/keL