[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) ~iZF~PQ1_  
应用示例简述 +c`C9RXk  
1. 系统细节 vXyo  
 光源 p,\bez  
— 高斯激光束 vw] D{OBv*  
 组件 F
M"BTA:C  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 lO> 7`2x=F  
— 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 -Y?(Zz_w  
 探测器 y=xe<#L  
— 视觉感知的仿真 &6=ZT:.6Te  
— 高帽，转换效率，信噪比 YwWTv  
 建模/设计 L"7` \4  
— 场追迹： }#>d2 =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。 V C'-h~  
zl 0^EltiU  
2. 系统说明 S\g7wXH  
<S@mQJS!y  
HcVs(]tIW  
B4Af  
3. 建模&设计结果 u6I0<i_KZ  
k`mrRs  
不同真实傅里叶透镜的结果： B9)qv>m  
36WzFq#  
rbun5&RCyW  
vKf;&`^qE  
4. 总结 ^%$W S,  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 2mU-LQ1WN  
=tRe3o0(  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 :$Q]U2$mPS  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 mRnzP[7-\)  
-_*XhD  
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>GLZzO  
>\x_"oR  
应用示例详细内容 9hLmrYNM1
 
p z+}7  
系统参数 &R FM d=  
us,,W(q  
1. 该应用实例的内容 ~K#_'Ldrd  
\3(|c#c  
hPi :31-0  
i =fOdp  
hOLy*%  
2. 仿真任务 MN M>  
'j<:FUDJ  
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。 ^_S-s\DW  
f+aS2k(e>  
3. 参数：准直输入光源 fRa-bqQ  
{S
"  
VDu .L8  
?]:EmP  
4. 参数：SLM透射函数 :f !=_^}  
z0Z\d  
Iam-'S5  
5. 由理想系统到实际系统 ;0Ct\[eh  
9s6>9hMb)  
GE8D3V;*V  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 e5>5/l]jsg  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 vH?+JN"A  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 0m YZ7S5g  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 xBE RCO^  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 %f> |fs  
Up/u|A$0V  
NZ+?Ydr8k  
-}qGb}F8!  
XG\a-dq[  
应用示例详细内容 b^l -*4  
yc%E$g  
仿真&结果 2*FWIHyf  
V.QzMF"o  
1. VirtualLab中SLM的仿真 QOh w  
,ORG"]_F  
 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)。 bHQKRV  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 7MuK/q.  
 为优化计算加入一个旋转平面 l;{N/cS  
p`<e~[]a  
B-ri}PA  
<E7Vbb9*  
2. 参数：双凸球面透镜 mp+\!  
K,C$J I  
qp~4KukL  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 g"dZB2`C  
 由于对称形状，前后焦距一致。 R!V5-0%  
 参数是对应波长532nm。 peTO-x^a-  
 透镜材料N-BK7。 gcW{]0%L^  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 @(,{_c]  
MNf@HG  
& L.PU@  
6PQJgki  
mcz(,u}  
=
6Kv`  
3. 结果：双凸球面透镜 kO,VayjT  
Z*vpQBbu  
x,w`OMQ}c  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 \{MrQ2jd  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 +.gf]|  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ;(Ajf.i  
A"bSNHCKF  
=N@)C
B7a  
Vr/` \441  
k qY3r &  
4. 参数：优化球面透镜 T)Zt'M  
-|k&L}\OB0  
~*PK080N}  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 0,~6TV<K  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 (Xr_ np @  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ]4 K1%ZV  
 透镜材料同样为N-BK7。 N&x WHFn]C  
R!_8jD:$  
\%-E"[!  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 V'Z&>6Z  
_']%qd"%  
oXQ<9t1(  
veX"CY`hn  
5. 结果：优化的球面透镜  [`hE^chd  
9Ew:.&d  
22al  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 /.|A  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 [B"dH-r7  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 OZ>)sL  
y;{^Ln4{  
U=&^H!LVY  
l?o-!M{  
6. 参数：非球面透镜 T]Tdx.B  
==h|+NFa  
/slm ]'  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 #90[PAS
x  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 S/nj5Lh  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 $KwI}>E4  
n2xLgK=  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 (<bm4MPf  
|2 YubAIZ(  
F}6DB*  
#hD}S~  
{uaZ<4N.  
7. 结果：非球面透镜 0|fb< "  
<fC@KY>#  
Ge^zX$.'  
 生成期望的高帽光束形状。 )h>\05|T  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 7K>D@O  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 L25kh}Q#7  
#gW /qJ  
 k#axt Sc  
h&=O-5  
biK)&6|`sa  
8. 总结 y*VQ]aJ  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 DU5:+" u3  
r/NSD$-n  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 KGV.S  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 m,W) N9 M  
F_A%8)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。 GBH_r0  
Vs#"SpH{'  
扩展阅读 7|&e[@B  
Y7<zm}=(/  
扩展阅读 Zg -]sp]  
 开始视频 [[R7~.;  
-     光路图介绍 ,O:EX
0  
 该应用示例相关文件： s?QVX~S"  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 '|vD/Qf=&  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 ;{<aA 5