[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) YFqZe6g0$  
应用示例简述 f".q9{+p,  
1. 系统细节 R&!]Rl9hf  
 光源 i[_|%'p  
— 高斯激光束 I>Y{>S  
 组件 Y^3)!>  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 4d-q!lRpa  
— 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 l0#4Fma  
 探测器 5H
y3\_ +  
— 视觉感知的仿真 `Sx.|`x8  
— 高帽，转换效率，信噪比 M8_R  
 建模/设计 dyl 0]Z  
— 场追迹： qmID-t"  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 mt^`1ekoY  
d<v~=  
2. 系统说明 cIZ[[(Db  
K @C4*?P  
q_pmwJ:UL  
Y"oDFo,  
3. 建模&设计结果 _XWnS9  
idz9YpW  
不同真实傅里叶透镜的结果： Ge1duRGa  
{\Ys@FF  
Dt|fDw$]D  
L]*`4L  
4. 总结 }Az'Zu4 =  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。

< GU  
,P~QS  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 l# BZzJ?~  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ;L$,gn5H  
L?Tu)<Mn  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 ]*GnmG:D*  
L5&K}F]r^  
应用示例详细内容 B6uRJcD4  
Kk>DYHZ6y  
系统参数 /]g>#J%b  
lfRH`u  
1. 该应用实例的内容 g+3Hwtl  
/D8EI  
:i}@Br+R7L  
UT~4Cfb  
FXxN>\76.  
2. 仿真任务 py.!%vIOQ  
c`pYc  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 hWm0$v1p  
tStJ2-5*t  
3. 参数：准直输入光源 /wlFD,+8  
d96fjj~  
^} tuP  
)Z&HuEg{ZR  
4. 参数：SLM透射函数 +dJ&tuL:S  
Eny!R@u7q  
oo\
IS\  
5. 由理想系统到实际系统 d&?F#$>7|  
!x6IV25  
yE<,Z%J[n  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 0yKhp:^  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 c{ 7<H  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 vU7&'ca  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 >gF-6nPQ  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 OFp#<o,p  
i"<ZVw  
lqauk)(A0  
N7a[B>+`  
16L"^EYq  
应用示例详细内容 vWuyft*  
JLml#Pu4  
仿真&结果 Ls(&HOK[p  
mcCB7<. e  
1. VirtualLab中SLM的仿真 T:Bzz)2/  
50COL66:7  
 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)。 /8:gVXZi  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ":nI_~q  
 为优化计算加入一个旋转平面 'r6cVBb}  
R&gWqt/  
[@x  
\6U 2-m'  
2. 参数：双凸球面透镜 4bE42c=Ca7  
w~ijD ^g  
>=bt   
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 Cy]"  
 由于对称形状，前后焦距一致。 % /~os
2R  
 参数是对应波长532nm。 bKTqX[=  
 透镜材料N-BK7。 2lF WW(  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 C"k2<IE  
g^qz&;R]  
IcRM4Ib))Q  
%s]U@Ku(a  
XadG\_?t`  
LE<:.?<Z-  
3. 结果：双凸球面透镜 9+W!k^VWq  
<##|311o  
:vw0r`  
 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。 ZBPd(;"x+  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 2-QuT"Gkd  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 }5QZ6i#  
tWcizj;?wK  
llHN2R%(  

\dC.%#  
"0!~g/X`rK  
4. 参数：优化球面透镜 l# }As.o}  
2*N&q|ED  
/j`i/Ha1  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 )r-T=  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 D1oaG
0  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ~JIywzcf8  
 透镜材料同样为N-BK7。 |~7+/VvI+  
?T tQZ  
3| GNi~  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 #8P#^v]H  
oH!$eAU?  
l
~`txe  
ZD$-V3e`  
5. 结果：优化的球面透镜 VFQq`!*i  
NEjPU#@c  
MtMvpHk  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 Z&AHM &,yj  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 45]Ym{]  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 #|)JD@;Q  
LsuAOB 8  
%i;r]z-  
0sq=5 BnO  
6. 参数：非球面透镜 rD:gN%B=  
K0d-MC  
;u4@iN}p  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 R[mH35D/  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 <~IH`  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 dSA [3V  
pko!{,c  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 X ,V= od>  
{hW +^  
xiOv$.@q  
*7:u-}c!  
"1gk-  
7. 结果：非球面透镜 T! &[  
|r)>bY7  
3{N p 9y.  
 生成期望的高帽光束形状。 .
N2nJ/  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 $sd3h\P&R  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ,d9%Ce.$2  
=]5DYRhX]  
SK2J`*  
?{ 8sT-Z-L  
(hRgYwUa<  
8. 总结 f)u*Q!BDD  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 |k['wqn"  
} kh/mq  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 }iiG$?|.  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 h%CEb<  
:FKYYH\  
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。 1pYmtr  
wB1-|=K1  
扩展阅读  *pS7/Qe  
 Rsa\V6N>  
扩展阅读
-Y 6.?z  
 开始视频 .yFg$|yG  
-     光路图介绍 aOAwezfYR  
 该应用示例相关文件： 1drqWI~  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 (>+k3  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 N%n1>!X)!