[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) A=>%KQc?  
应用示例简述 S9-FKjU  
1. 系统细节 dCN4aY[d  
 光源 ;=aj)lemCr  
— 高斯激光束 0jG8G
mh!  
 组件 0rooL<~fa  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 A(ql}cr  
— 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 *$
Bx#0J8  
 探测器 6ID@0  
— 视觉感知的仿真 Dhv ^}m@  
— 高帽，转换效率，信噪比 0"LJ{:plz  
 建模/设计 fn;`Vit#  
— 场追迹： K<6)SL4  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 7;5SK:X%dm  
?`lIsd  
2. 系统说明 )$XcO]  
=HH}E/9z  
b
dP @^Q  
"K;f[&xO,o  
3. 建模&设计结果 &( aw  
7\HjQ7__  
不同真实傅里叶透镜的结果： 8k vG<&D  
D.su^m_1  
nF`_3U8e  
,Y ./9F  
4. 总结 @T)kqT  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ~x4]^XS  
C/_Z9LL?F  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 !59u z4  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 =*>ri  
e#BxlC  
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。 [3o^06V8j  
m -]E|  
应用示例详细内容 eaB6e@]@  
Y?IvG&])  
系统参数 VN]70LFz*i  
+6-_9qRq  
1. 该应用实例的内容 =jz [}5  
bWv2*XC  
~)vq0]MRg  
bS7%%8C  
(J}tCqP  
2. 仿真任务 F}MjZZj(U=  
=e*S h0dK  
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。 #:[^T,YD0  
"!,)Pv  
3. 参数：准直输入光源 #l 7(WG  
Op<,e{[]  
DsX+/)d  
s`#g<_{X  
4. 参数：SLM透射函数 E/OfkL*\  
8GlRO4yd  
r?7tI0  
5. 由理想系统到实际系统  |pgrR7G'  

@;;3B  
grVPu! B;  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 &+|bAn9AJ  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 L+K,Y:D!W  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 dj-/%MU  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 =W[M=_0u  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 q8S
HFKE  
gkhmQd  
BK]5g[   
#n_t5 O[  
aE(DNeG-H  
应用示例详细内容 tZ>'tE   
pL5Bz!_r  
仿真&结果 C[R|@9NI  
M.qE$  
1. VirtualLab中SLM的仿真 <g$bM;6%  
I+eKuWB  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 !,<rW<&;  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 &0x;60b  
 为优化计算加入一个旋转平面 Uc<BLu;  
zD@RW<M  
y?'Z'  
0d/ f4  
2. 参数：双凸球面透镜 AGhr(\j  
JuDadIrd{  
eNDc220b  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 h^v+d*R N  
 由于对称形状，前后焦距一致。 yYH>~,  
 参数是对应波长532nm。 vyBx|TR  
 透镜材料N-BK7。 m^$KDrkD  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 tq
=7HM  
@Zzg^1Ilpu  
+8}8b_bgH  
B-p ].  
NCp]!=uM;  
RPw1i*  
3. 结果：双凸球面透镜
+2#pP  
Bo4iX,zu  
wBCBZs$H  
 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。 a(_3271  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 th|'t}bWV  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 eI
cIl2  
=AP0{  
byHXRA)39  
>p29|TFbV  
xzw2~(lo  
4. 参数：优化球面透镜 \7WZFh%:  
uQl=?085  
\Icd>>)*  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 UYH&x:WEd  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 {#N,&?[  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 Mk/ZEyq^  
 透镜材料同样为N-BK7。 chur(@Af  
#]2,1dJ  
TOsHb+Uv  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 YR"IPyj  
|!cM_&  
T,uJO<  
F\%PB p  
5. 结果：优化的球面透镜 MtG~O;?8  
7&2CLh  
B/K
{sI  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 3uuB/8  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 ]#\/1!W
  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 S[y?>  
*#Iqz9X.Y3  
o(YF`;OhvS  
PG*FIRDb  
6. 参数：非球面透镜 m88[(l  
x8Nij:K#  
?Lem|zo  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 sDS0cc6e  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 i>PKE.  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 =UV=F/Af^  
d=a$Gd_$  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 :Oc&{z?q  
5wI j:s  
h5ZxxtGU  
S%7%@Qs"%  
Ip*[H#h  
7. 结果：非球面透镜 M7gM#bv>L  
sx][X itR+  
u\@L|rh  
 生成期望的高帽光束形状。 8Og)(BC  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 }J] P`v  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 EakS(Q?  
?sbM=oo  
qD>

D  
k6??+b:rE  
1#jvr_ ga  
8. 总结 (=w ff5U  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 M5l*D'GE]  
*Bx'g| u  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 &:Sb$+z  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 jIL$hqo  
?]2OT5@&s  
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。 EhHW`  
f2FGod<CzN  
扩展阅读 ybVdWOqv  
%M;{+90p>t  
扩展阅读 R,ddH[3  
 开始视频 W'<cAg?  
-     光路图介绍 Ujss?::`G  
 该应用示例相关文件： }NETiJ"6  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 -I{J]L$S#  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 ^<nN~@
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