[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) us>$f20T  
应用示例简述 i1ss}JJp*  
1. 系统细节 aP`V  
 光源 k*k 9hv?  
— 高斯激光束 0Q5fX}  
 组件 =x-@-\m  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 $[M5Vv  
— 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 +&qj`hA-b  
 探测器 xO<Uz"R  
— 视觉感知的仿真 Wer.VL  
— 高帽，转换效率，信噪比 "2>_eZ#b  
 建模/设计 W8Aii'Q8C/  
— 场追迹： {N`<THPP  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ,_!MI+o0  
<}t<A
 
2. 系统说明  I7} o>{  
tY0C& u2  
R^=[D#*]>  
"Oq>i9v;|$  
3. 建模&设计结果 cRS2v--\-  
3!2TE-  
不同真实傅里叶透镜的结果： [fl^1!3{  
9xM7X?  
D&nVkZP>  
+X4/l"|  
4. 总结 '/~j!H4q9  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ?0hEd9TU  
f,WAl\  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 C ]
+J  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 *WK0dn  
q&0I7OV  
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。 QTbv3#  
k/mO(i%qi  
应用示例详细内容 } 0x'm  
WJF#+)P:Y  
系统参数 qgk6 \&K[  
L>{p>  
1. 该应用实例的内容 WbH#@]+DN  
mrId`<L5l{  
sEm064  
?h7(,39^>  
7FvtWE*  
2. 仿真任务 FCPiU3  
x/^,{RrPk  
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。 ?JI:>3e  
gbL!8Z1
h  
3. 参数：准直输入光源 J={R@}u  
18];fC  
PA<<{\dp  
59Lmv &s  
4. 参数：SLM透射函数 Y!nxHRE  
(OT&:WwW  
-3T~+  
5. 由理想系统到实际系统 7qT>wCVT  
e9@7GaL`"S  
i!DO  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 c]!Yb-  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 N;.}g*_+}  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 ZA Xw=O5  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 4;.y>~z  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 ~.L\f%<  
M qG`P  
v\3}5v%YI  
J8:f9a:|M  
M8}t`q[-&  
应用示例详细内容 72;ot`  
^oT!%"\  
仿真&结果 5\\a49k.p  
N]iu o.  
1. VirtualLab中SLM的仿真 !i77v, (#|  
eV)'@8p
 
 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)。 QfHO3Y6h[  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 qmWn$,ax  
 为优化计算加入一个旋转平面 f%JC;Y  
yo@S.7[/  
Ihn+_Hu  
%9lx)w  
2. 参数：双凸球面透镜 w!N?:}P<N  
h(1o!$EU2  
**!  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 mf\eg`'4?  
 由于对称形状，前后焦距一致。 kjVJ!R\  
 参数是对应波长532nm。 W]U},g8Z  
 透镜材料N-BK7。 TE!+G\@  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 o2vBY]Tj  
 ]H_|E  
<JNiW8 PG  
4<{]_S6"0y  
:\<D q71  
Vim*4^[#L  
3. 结果：双凸球面透镜 V.U9Q{y
"  
4IH,:w=ofN  
1{pU:/_W  
 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。 BJ,9C.|  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 a/v!W@Zz}  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 M7JQw/,xs  
dqu+-43I|  
JX!@j3  
.vJlTg  
yv2N5IQ>{V  
4. 参数：优化球面透镜 r3_O?b  
n^P~]1i   
|1[3RnGS  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 ]/klKqz  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 eKw!%97>  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ]:X# w0UR  
 透镜材料同样为N-BK7。 N(W;\>P  
Gi=s|vt  
zA g.,dA  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 2@~hELkk/E  
d%wy@h  
K
qI<#hUl  
Or9"T]z  
5. 结果：优化的球面透镜 O7of9F~"  
eGF+@)K1"  
T1YCld  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 a?dUJt  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 V@C8HTg  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 d[7B,l:RN  
'Jl |-RUd  
+ <4gJoI  
iS]4F_|vd  
6. 参数：非球面透镜 9>I&Z8J$M  
Pn|;VCh  
(<ZpT%2  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 DY(pU/q  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 suF<VJ)&s  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 d(X/N2~g  

Wq}Y|0c  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 j'QPJ(`~1l  
;ifPqLkO  
5z
~O3QX  
B}U:c]  
}gR!]Cs)^  
7. 结果：非球面透镜 *&nIxb60b{  
Z&![W@m@0N  
=lOdg3#\a  
 生成期望的高帽光束形状。 3Ud{W$Ym  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 oH]_2[ !  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 mNk@WY_F  
<<M1:1  
5"WI^"6b:  
uG){0%nX  
>f*-9  
8. 总结 $2J[lt?%  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 o6Jhl8  
w}WfQj  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 h7a/]~  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 .:I^O[k  
6F8TiR&  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 # H)\ts  
a9N$I@bi]  
扩展阅读 [fZhfZ)<  
qvC2BQ  
扩展阅读 ]]eI80u[  
 开始视频 f>zd,|)At  
-     光路图介绍 5I>a|I!j  
 该应用示例相关文件： {TVQ]G%'b  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 !~_6S*~  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 k@ So l6