[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) `u7"s'  
应用示例简述 $g+q;Y~i0  
1. 系统细节 m(?ZNtBQt  
 光源 8^|lsB}x?  
— 高斯激光束 EwH_k  
 组件 Y
;OqdO  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 B gB]M3Il  
— 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_<hZUB  
 探测器 GtSvb6UNn  
— 视觉感知的仿真 z9)I@P"  
— 高帽，转换效率，信噪比 >,s.!
vpK  
 建模/设计 l&4+v.zr  
— 场追迹： !$5.\D  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 [
 bB   
!%s&GD8&l  
2. 系统说明 _k2*2db   
@#= ail  
wc.T;(  
:Mq-4U.e  
3. 建模&设计结果 ppu WcGo  
A,'JmF$d  
不同真实傅里叶透镜的结果： qe"t0w|U?  
fKN&0N|^R  
t
V5Uz&:b  
FSn&N2[D  
4. 总结 FqT2+VO~  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 X=U>r  
qS{E+
)P  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 5$w`m3>i(  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 G(6MLh1  
a= *qsgPGL  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 7xr@$-U  
mzkv/  
应用示例详细内容 ,
e6}p  
}uaRS9d  
系统参数 !?u{2D  
;mw$(ZKa#  
1. 该应用实例的内容 ?6=u[))M&  
2Yt+[T*  
=Pu;wx9  
'ixu+.ZL/  
uO,9h0y0W  
2. 仿真任务 sWc_,[b  
[hl8LP+~  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 "OO)m](w  
bk
=ee7E7>  
3. 参数：准直输入光源 xjy(f~'  
0g`$Dap  
FPE%h=sw  
OfK>-8  
4. 参数：SLM透射函数 KDS}"/  
*6bO2LO"  
;EB^1*AEw  
5. 由理想系统到实际系统 x:6c@2  
*N&~Uq^  
ZYS]Et[Q  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 9Wv}g"KY0  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 f}t8V% ^E  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 ='t}d>l  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 6E#znRi6IE  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 Miz?t*|{[  
n'@*RvI:  
RG.wu6Av  
]5r@`%9  
4D}hYk$eP0  
应用示例详细内容 \2^o,1r/  
4Ql9VM%y  
仿真&结果 ij,Rq`}l  
pft-.1py  
1. VirtualLab中SLM的仿真 c;Gf$9?iC  
GO)5R,  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 q-s(2C  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 D&{CC  
 为优化计算加入一个旋转平面 1Ror1%Q"?  
Fs3 :NH  
=NmW}x|n  
@'9m()%-]g  
2. 参数：双凸球面透镜 2FcNzAaV  
+#Wwah$  
bC/Ql  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 9:P\)'y?  
 由于对称形状，前后焦距一致。 :,ucJ|  
 参数是对应波长532nm。 nb.|^O?  
 透镜材料N-BK7。 unih"};ou  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 Q5b9q$L$  
;0U*N& f  
|\W53,n9  
DL<;qhte  
@^Rl{p  
Z9.0#Jnu  
3. 结果：双凸球面透镜 S=gby  
&1Cs'  
gyb99c,)  
 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。 { V)`6  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 U\u07^h[  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 \Si p  
zW\s{  
Y1ks'=c>  
Cs(sar:7  
S
@'%dN6e  
4. 参数：优化球面透镜 v;`>pCal  
pztfm'  
16>D?;2o(  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 zu.B>INe  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 e=nvm'[h  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 51u\am'T  
 透镜材料同样为N-BK7。 i)'tt9f$  
|dz"uIrT  
r6nnRN/S=  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 _!E&%=f  

zO---}[9a  
|;7mDhj=  
qvLh7]sbK:  
5. 结果：优化的球面透镜 "X^<g{]  
Y!8FW|  
\ @fKKb|  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 ZSs@9ej  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 @TQ/Z$y  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 qY$ [2]  
WrSc@j&Ycv  
,zdGY]$  
yQ$]`hr;  
6. 参数：非球面透镜 ggL/7I(  
.$H"j>  
|g.CS$'#Nt  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 4g"%?xN  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 +ZwoA_k{  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 l=b!O  
0ki- /{;  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 "p*'H
Q  
p_g`f9q6D  
BvsSrse  
1*yxSU@uY  
ccrWk*t
r  
7. 结果：非球面透镜 +]nIr'V  
:-5[0Mx=  
*g,ls(r\[
 
 生成期望的高帽光束形状。 @lF?+/=$  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 j<P;:  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 bY2R/FNL=  
_ ,s^  
L2,2Sn*4i  
QM#Vl19>j(  
'9Z`y_~)G  
8. 总结 pa1<=w  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 M2|!,2  
D>[Sib/@  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 KCW2 UyE]  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 w8w0:@0(  
5, ,~k=  
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。 S)rr  
CYLab5A  
扩展阅读 ?W{+[OXs  
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扩展阅读 -dixiJ
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 开始视频 Ba@~:  
-     光路图介绍 %*}rLn"?  
 该应用示例相关文件： tg@61V?>  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ["<Xh0_  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 o 2Nu@^+