[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) d/9YtG%q  
应用示例简述 3FR(gr$X  
1. 系统细节 Yc]V+NxxQ  
 光源 _+By=B.'  
— 高斯激光束 aPelt`  
 组件 OY{fxBb  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 xJ$uoy3+  
— 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 |,,#DSe  
 探测器 8S#$'2sT  
— 视觉感知的仿真 7_ix&oVI  
— 高帽，转换效率，信噪比 ooJxE\L
  
 建模/设计 qIuo8o}  
— 场追迹： ~k
&b  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ?IAu,s*u  
m .(ja  
2. 系统说明 r[V%DU$dj  
73X*|g  
?sQg{1"Zr  
l{7}3Am6  
3. 建模&设计结果 e^eJ!~0  
# QwX|x{  
不同真实傅里叶透镜的结果： =Oy&f:s  
c(=>5  
2B$dT=G  
vy~6]hH  
4. 总结 D 1.59mHsD  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 n@+?tYk*e  
y<6Sl6l*  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 g s
m%4>sc  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Mi.2 >  
5b rM..  
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=P}Jpq?Y;  
|I1,9ex  
应用示例详细内容 Kv* 1=HES  
=b$g_+  
系统参数 Ru`afjc  
^ q ba<#e  
1. 该应用实例的内容 b&!}SZ  
:a Cf@:']  
6?}|@y^fb  
z#RwgSPw6  
mH;t)dT  
2. 仿真任务 w;@v#<q6  
0(c,J$I]Z!  
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。 ])y)]H#{  
ww %c+O/  
3. 参数：准直输入光源 +>1Yp">?  
o!h::j0,~  
a?Fz&BE  
O~8jz
  
4. 参数：SLM透射函数 ,hNs{-*  
3U?gw!M>  
(~\HizSl  
5. 由理想系统到实际系统
 XU"G  
)LG!"~qiz  
n=rmf*,?  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 nUq@`G  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 pPsTgGai  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 M&Q&be84  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 ~]%re9jGW  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 S5m.oHJI*  
s#8}&2#l  
+tkm,>s  
g>ke;SH%KY  
:ldI1*@i<  
应用示例详细内容 (8S+-k?  
Ei,
dO;&  
仿真&结果 Xa
}y.qH  
29@m:=-}7  
1. VirtualLab中SLM的仿真 q2Gm8>F1y.  
vO zUAi  
 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)。 xjDaA U,  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 4}Os>M{k  
 为优化计算加入一个旋转平面 q|B.@Ng.  
#B$_ily)  
`+(JwQC4  
;M#D*<ucI:  
2. 参数：双凸球面透镜 0oyZlv*  
L@ N\8mf  
{y!77>Q/  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 tdi}P/x  
 由于对称形状，前后焦距一致。 x5yZ+`Gc  
 参数是对应波长532nm。 |msQ  
 透镜材料N-BK7。 Ga"<qmLMc  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 _l]rt  
V,3$>4x  
rI]n4>k{  
0 KWi<G1  
f,0oCBLPO  
ByXcs'  
3. 结果：双凸球面透镜 / ='/R7~  
pdR&2fp  
X?]1/6rV  
 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。 $66DyK?  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 -
}<W|r  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 b"#|0d0  
kF*^" Cn  
%xI,A'#  
YR/rN,  
R*psL&N  
4. 参数：优化球面透镜 5eSmyj-W  
TL_8c][.4$  
mH} 1Zy  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 fqU*y 6]  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 du4Q^-repC  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ~I)\d/7o  
 透镜材料同样为N-BK7。 :<Y, f(c  
+3n07d
  
U_c.Z{lC4  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 6muZE1sn  
{wx!~K  
NrdbXPHceN  
Mrlv(1PQT  
5. 结果：优化的球面透镜 *L.+w-g&&  
@(:M?AO9S.  
/>zE$)'M  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 |};P"&  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 R1X{=ct  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 fWywegh  
|%R}!O<.c  
J!,<NlP0K  
UmSy p\i  
6. 参数：非球面透镜 0
;j)rmt  
gZe(aGh  
W"_")V=QBz  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 kw>W5tNpf:  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 rn7eY  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 {f\/2k3  
#%xzy@`  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 WCc,RI0   
c_e2'K:  
lU0'5!3R,  
ao]Dm#HiO  
+pcpb)VL  
7. 结果：非球面透镜 J2M[aibV  
Qx-/t9`!Z  
6\7bE$K  
 生成期望的高帽光束形状。 5J^S-K^r  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 =ILE/pC-|  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 d7.}=E.L  
a7+w)]r  
n 7Mab  
b!C\J  
SW!lSIk  
8. 总结 7JvBzD42  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 6;WfsG5  
+ML4.$lc^  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 K( : NshM  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 SJg4P4|  
v]UT1
d=_T  
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。 V*X6 <}  
3K2B7loD)~  
扩展阅读 l`S2bb6uMR  
Hd*e9;z  
扩展阅读 0wM2v[^YO  
 开始视频 kj_MzgC'?  
-     光路图介绍 F|+Qi BO  
 该应用示例相关文件： V iY-&q'  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ,sw
|OYb  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 ,%)O/{p_