[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) &lGp /m:  
应用示例简述 [HNGTde&  
1. 系统细节 cp.)K!$  
 光源 :_Ng`b/  
— 高斯激光束 U4LOe}Ny  
 组件 ?'h@!F%R'  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 |
n6nRE wW  
— 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<;vU  
 探测器 ~"=nt@M]  
— 视觉感知的仿真 25YJH1x  
— 高帽，转换效率，信噪比 37lmB '~  
 建模/设计 rvr Ok  
— 场追迹： C'5i>;  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 $,h*xb.  
-} Z  
2. 系统说明 r."D
c  
_/MKU!\l  
H%])>   
z ^a,7}4  
3. 建模&设计结果 oPWvZI(\&  
yiI&>J))  
不同真实傅里叶透镜的结果： M:C*?;K:  
Wb*d`hzQ}  
M>T#MDK\(  
&1
B)mj  
4. 总结 i[jA
Ar$  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ,"}'NH@  
I{1w8m4O6  
 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![k<o#  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ]qv/+~Qs>  
y f+/Kj< a  
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。 gQ/zk3?k  
jRq>Sz{8  
应用示例详细内容 C{Npipd}v  
eKLxNw5  
系统参数 //6m2a  
JBjz2$ZM  
1. 该应用实例的内容 OwDjUKeN  
b/S4b  
i>e75`9  
S!g&&RDx  
5(DCq(\P*  
2. 仿真任务 e@X~F6nP  
Em _miU  
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。 ;%U`lE0  
v3aiX  
3. 参数：准直输入光源 ]`:Fj|>  
v3@)q0@  
lYy
0   
Iem* 'r  
4. 参数：SLM透射函数 ?f&*mp  
L@[bgN`=v  
][_:{ N/  
5. 由理想系统到实际系统 N8mK^{  
AY *  
"w_(p|cm=  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 zHx?-Q&3  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 'l<kY\I!%  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 d5WE^H)E.  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 )ns;S  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 2gFQHV  
lkl#
AH  
1hRC Bwx  

LFh(. }  
/?by4v73P  
应用示例详细内容 [i&tE.7  
K$K[fcj  
仿真&结果 wV(_=LF  
6o6m"6  
1. VirtualLab中SLM的仿真 9N u;0  
$x`U)pv  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 &os*@0h4  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 UB(8N7_/  
 为优化计算加入一个旋转平面 ozGK
-$  
]Q)TqwYF  
_39b8s{  
6%fU}si,  
2. 参数：双凸球面透镜 i44KTC"sB  
j[=f;&1  
ql_aDoj  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 
3 #jPQ[+  
 由于对称形状，前后焦距一致。 [9$>N  
 参数是对应波长532nm。 `%rqQnVB  
 透镜材料N-BK7。 Ou,B3kuQ+  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 7AtJ6  
Be}Cj(C  
1FY^_dvH  
W]reQ&<Z  
KXR  
;,9|;)U?u  
3. 结果：双凸球面透镜 BeplS  
`cVG_=2  
v|n.AGn  
 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。 GL (YC-{  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 i;Gl-b\_h  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 D4 e)v%  
BDcl1f T  
(+T|B E3*#  
@dO~0dF  
|n* I}w^  
4. 参数：优化球面透镜 =(@J+Ou  
*UEo&B2+  
-vhgBru  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 V_Y SYG9f  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 =FdS'<GM  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 `bivAL  
 透镜材料同样为N-BK7。 03{e[#
6  
!o>/gI`  
qzV:N8+,`  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 $L;7SY?  
;2&(]1X  
Q%KS$nP9  
X;zy1ZH  
5. 结果：优化的球面透镜 h!MZ6}zb)  
x/5%a{~j2  
GndF!#?N(  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 et)A$'Q  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 ;Wb W\,P'  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 l"O=xt`m{  
/z~;.jRg  
\W#M]Q  
X@jml$;$  
6. 参数：非球面透镜 T2^@x9  
'rU5VrK  
WM*7p
;t@)  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 Ns&SZO  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 iQs(Dh=*  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 WEWNFTI  
M(SH3~  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 x!gu&AA<
*  
Smg,1,=  
M%yT?R+  
m$0T"`AP`  
sIg{a(1/  
7. 结果：非球面透镜 zjB8~ku#  
YV 2T$#7u  

ZShRE"`  
 生成期望的高帽光束形状。 9boNB"h]T  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ,Cde5A{K  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 q9F(8-J  
dk-Y!RfNx  
oTT/;~I  
zc\e$MO  
)t&j0`Yq  
8. 总结 l]^uVOX  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 c$bb0J%  
h@@2vs2  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 VuPa'2  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Z2j M.[hq  
7S(5\9  
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。 2LEf"FH0~  
m ['UV2  
扩展阅读 fu"#C}{  
m\O<Yc keA  
扩展阅读 G?#f@N0.5p  
 开始视频 _.KKh62CN  
-     光路图介绍 v#8{pr  
 该应用示例相关文件： 9l+'V0?`  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 PsjSL8]  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 /YKg.DA|