[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) `t2! M\)  
应用示例简述 WF0>R^SpZ  
1. 系统细节  kS9  
 光源 ;S j
* {  
— 高斯激光束 "&|2IA  
 组件 h /Nt
92  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 AtYYu  
— 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 Lj,%pzJ  
 探测器 .r"?w  
— 视觉感知的仿真 KrzM]x  
— 高帽，转换效率，信噪比 ~'mhC46d  
 建模/设计 |th )Q  
— 场追迹： U\6DEnII?!  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 [AwE  
>f/g:[  
2. 系统说明 31Du@h8YX  
DR=1';63  
C"WZsF^3  
gH.^NO5\'  
3. 建模&设计结果 Rw%KEUDm  
{`55nwd  
不同真实傅里叶透镜的结果： u9(AT>HxT  
WRM}gWv*  
N*W.V,6yH  
D._r@~o  
4. 总结 qo|iw+0Y  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 .ji%%f  
( PlNaasV  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 5Bk  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 voEc'JET  
(H^o8J   
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。 GK+w1%6)  
V:18]:  
应用示例详细内容 &|eQLY #l  
,Nh X%  
系统参数 \PJ89u0  
!}?]&[N=  
1. 该应用实例的内容 uI/ A_  
X.qKG0i  
4G ?k31,k  
!hUyX}{`j  
g=Jfp$*[  
2. 仿真任务 *fZ'#C~x  
2t<CAKBB  
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。 K~R{q+  
6yqp<D0SP)  
3. 参数：准直输入光源 <LY+" Y  
Jjv&@a}  
TuL( /  

`^ok5w"oi  
4. 参数：SLM透射函数 L\I/2aiE  
mMH0 o  
PoZBiw@  
5. 由理想系统到实际系统 "^`AS"z'  
X
+R_TC  
cxV3Vrx@A  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 G].Z| Z9  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 %VCHM GP=  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 /DCUwg=0  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 c9V'Zd#  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 qM'5cxe  
lx SGvvP4  
%0QYkHdFR`  
h.NA$E?7  
4[D@[kAs  
应用示例详细内容 Yhfk{CI  
lf 3W:0K  
仿真&结果 ^
Ue>T8  
%-D2I  
1. VirtualLab中SLM的仿真 R4?/7  
7-)KTBFL  
 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)。 MeC@+@C  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 udMq>s;  
 为优化计算加入一个旋转平面 TD<.:ul]  
7o3f5"z  
%y'#@%kO:S  
38F8(QU{  
2. 参数：双凸球面透镜 3~ylBJJ  
;IyQqP#,<  
Yyf8B  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 [||$1
u\%  
 由于对称形状，前后焦距一致。 *=rl<?tX  
 参数是对应波长532nm。 {>#Ya;E  
 透镜材料N-BK7。 -4.+
&'  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 +m_quQ/ys  
K\#+;\V  
cOSUe_S0w[  
"bqB@)  
F{v+z8nW  
lq7
4Fz&(  
3. 结果：双凸球面透镜 k2~j:&p  
iVE+c"c!2&  
+NQw^!0qy  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 z?7pn}-  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ,xGkE7=5  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ?(Nls.c  
(c;$^xZK  
>5\rU[H>  
Re`= B  
ne%ckW?ks  
4. 参数：优化球面透镜 ffdyDUzQ  
8D-g%Aj-  
E8/P D  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 {B34^H:  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 =4G9ev 4  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 Vx'_fb?wap  
 透镜材料同样为N-BK7。 Y`%:hvy~  
Q!c*2hI  
1Ypru<.)W  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ^XV$J-  
nCt:n}+C7  
RX'( l  
l78zS'  
5. 结果：优化的球面透镜 Y>r9"X|&H  
k z<We/  
vO 3fAB  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 7yK >  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 13Q|p,^R  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 Pl U!-7  
dAR):ZKq?  
2s~X  
^8DC W`V  
6. 参数：非球面透镜 99vm7"5hQ  
bUt?VR}P(  
|+%K89W  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 !$P&`n]@  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 dF"Sz4DY#  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 W,:*
`  
F]xo*  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 V#zDYrp  
ygh*oVHO  
al1Uf]xh  
WI' ;e4  
{2A/@$?  
7. 结果：非球面透镜 7i`8 c =.  
dx?4)lb  
"YM)bc  
 生成期望的高帽光束形状。 R["_Mff  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 np
Z=x-ce  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 b k 30d  
k1W q$KCwG  
ex1bjM7  
1 %K^(J;  
[;%qxAB/_  
8. 总结 #)z_TM07P  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 lUbQ@7a<'  
<GT&q <4w  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 v<
$a .I(  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 I8rtta  
wS9EC}s:Q  
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。 $ba3dqbCW  
B/7
c`V  
扩展阅读 %Sf%XNtu  
A46Xei:Ow  
扩展阅读 jw]~g+x#$  
 开始视频 ?*){%eE  
-     光路图介绍 r$<[`L+6  
 该应用示例相关文件： hKj"Lb9]  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计  `C9/=  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 F6`$5%$M;?