[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) GZJIIP#  
应用示例简述 v`&  
1. 系统细节 %B9iby8)1  
 光源 :sO^b*e /  
— 高斯激光束 }xhat,9  
 组件 /8m2oL\<  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 j7r!N^  
— 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 eyq\a'tyB  
 探测器 '2)c;/-E  
— 视觉感知的仿真 %f??O|O3  
— 高帽，转换效率，信噪比 S}fU2Wi  
 建模/设计 xX;@ BS  
— 场追迹： 5WhR|  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 Ce&nMgd~  
5gP<+S#>T  
2. 系统说明 @L?X}'0xI4  
(EZ34,k'S  
w\(LG_n|  
QG{).|pm  
3. 建模&设计结果 !
%w#h0(b  
jC_7cAsl  
不同真实傅里叶透镜的结果： 3Ee8_(E\  
38Rod]\E  
8R!3}kx  
?Q$LIoR  
4. 总结 JiF
y.Pf  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 bpe8 `b(#  
2kv%k3Q{  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 [>`[1;aX  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 \)?mIwo7~  
q\ihye  
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。 -I, _{3.S  
NF?FEUoxz  
应用示例详细内容 }h+_kRQ  
eFO+@  
系统参数 qg7] YT&  

i&cH  
1. 该应用实例的内容 >z=_V|^$  
`i{k^Q  
R'E8>ee;^  
m~K[+P  
{d|R67~V  
2. 仿真任务 doR'E=Z4h  
'WqSHb7  
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。 ^RN1?dXA  
C=LXL1x2e  
3. 参数：准直输入光源 1[k~*QS  
H>AzxhX[n  
>M` swEj  
L_+0[A  
4. 参数：SLM透射函数 o]NL_SM_  
#=WDJT:  
f;/t7=>d  
5. 由理想系统到实际系统 Z=: oIAe  
niO
(>  
!'14mN#A  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 #unE>#DW  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 b0a'Y"oef4  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 Z
$R2Z$f  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 {Y5h*BD>  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 !$q1m@K1  
':,6s  
l<<G".?  
2|k*rv}l  
c$f|a$$b   
应用示例详细内容 '-#6;_ i<  
V:42\b7x  
仿真&结果 kO<`RHlX=  
}@'xEx  
1. VirtualLab中SLM的仿真 D#%J||  
A!v-[AI[  
 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)。 (PYUfiOf  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 S(A0),  
 为优化计算加入一个旋转平面 $ql-"BB  
MCma3^/1  

z(< E %  
^_<>o[qE  
2. 参数：双凸球面透镜 x7e  
</y V  
rL URP2~  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 PiB)pUYj  
 由于对称形状，前后焦距一致。 *f8,R"]-g  
 参数是对应波长532nm。 QnxkD)f*0  
 透镜材料N-BK7。 |
D^Q}uT  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 ^&uWAQohL  
yZ:|wxVY  
-b@E@uAX/  
:Puv8[1i  
hBsjO3n  
'OGOT0(  
3. 结果：双凸球面透镜 EpGe'S  
,Ucb)8a  
pb%#`2"  
 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。 `n-e.{O((  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 i/
xPO  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 #py7emu  
gx[#@(  
{(wV>Oc>Jw  
hZlajky  
^ +{ ~ ^y7  
4. 参数：优化球面透镜 UO"8 I2rB  
|iM*}Ix-  
fJv0 B*  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 +:&(Ag  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 
RqHxKj  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 Op3 IL/  
 透镜材料同样为N-BK7。 z,rWj][P  
tzpGKhrk6  
jZv8X5
i  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 4BEVG&Ks  
@YwaOc_%  

|r-
<t  
=|3L'cDC  
5. 结果：优化的球面透镜 QHs=Zh
;"  
N83RsL "}_  
]VJcV.7`  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 '%RMpyK~  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 s*9tWSd  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 mA^>Y_:  
PLLlo~Bb  
/HzhgMV3  
@oRYQ|.R  
6. 参数：非球面透镜 q/OraPAB  
q=?"0i&V  
D'nV &m  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 b}"/K$`Fd  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 [q.W!l4E  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 l3g6y9;  
/v!H{Zw=c  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 7DYD+N+T  
V$v;lvt^Uq  
iBUf1v  
=
m/2)R{  
!d(!1fC  
7. 结果：非球面透镜 RTl7vzG  
M3z7P.\G  
0_]aF8j  
 生成期望的高帽光束形状。 #kb(2Td  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 :&:>sd(QD  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 v>R.M"f  
vY;Lc  
]`4QJ;#  
gdG
: &{|x  
r*p%e\ 3  
8. 总结 2!6Kzq  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 "  c  
to?"{  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 +?@qux!  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 wUV%NZB  
Xr
)d;@yi  
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。 `GDYL7pM(  
',&MYm\  
扩展阅读 !CMN/=  
Y-{spTI  
扩展阅读 blPC"3}3Vd  
 开始视频 ud#8`/!mq  
-     光路图介绍 a0LX<}   
 该应用示例相关文件： +_}2zc4  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ~Igo 8ykl  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 (@#Lk"B