[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) j zaC  
应用示例简述 rH9wRY(  
1. 系统细节 4&Uq\,nx  
 光源 ]Y'oxh  
— 高斯激光束 HrUQ X4  
 组件
eUyQSI4A  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 F]hKi`@  
— 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 pr2b<(Pm  
 探测器 5y
. n  
— 视觉感知的仿真 A d0dg2Gw  
— 高帽，转换效率，信噪比 KrhAObK  
 建模/设计 D2`tWRm0  
— 场追迹： f#RI&I\  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 S+Aq0
B<  
wL'tGAv  
2. 系统说明 (Yzy
;"iAu  
Y~qv 0O6K  
zW`$T88~  
*RQkL'tRf  
3. 建模&设计结果 k\T,CZ<  
P<+5So0  
不同真实傅里叶透镜的结果： *^XfEO  
8#OcrJzC  
0W|}5(C  
6B)3SC  
4. 总结 cSYW)c|t  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ,"PKGd]^  
e Ir|%  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 AnV\{A^  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Th&* d;  
S4j`=<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。 nR7 usL  
P=:mn>  
应用示例详细内容 x/NR_~Rnk  
yJx{6  
系统参数 i2ap]  
jXEuK:exQ  
1. 该应用实例的内容 )P:r;a'  
lP>}9^7I!  
D|W^PR:@h  
[C PgfVz  
;}!hgyq  
2. 仿真任务 "HRoS#|\  
'iM;e K  
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。 ;-=Q6Ms8  
,EyZ2`|  
3. 参数：准直输入光源 (9_~R^='y  
mE3^5}[>  
8}/v[8p  
Wq_#46P-  
4. 参数：SLM透射函数 vEJ2d&  
<}~`YU>=v  
p`// *gl  
5. 由理想系统到实际系统 TqbDj|7`R  
Mp=2}d%P  
jseyT#2  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 2BLcun  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 >#}MDwKZD  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 V`OeJVe  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 P q\m8iS,w  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 )3_I-Ia  
z4f\0uQ
 
rixP[`!]x  
aa8xo5tIp  
3.q%?S}*  
应用示例详细内容 4q"x|}a  
]:CU.M1  
仿真&结果 90)0\i+P  
xOCHP|?  
1. VirtualLab中SLM的仿真 N&`VMEB)k  
?CB*MWjd  
 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)。 K!/"&RjW.  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 y5_`<lFv  
 为优化计算加入一个旋转平面 Ri]7=.QI`  
 _6a+" p  
=M"H~;f]  
'=!@s1;{[;  
2. 参数：双凸球面透镜 e)dPv:oK3  
`ReTfz;o  
-TKS`,#  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 8d9&LPv  
 由于对称形状，前后焦距一致。 H`/QhE  
 参数是对应波长532nm。 rrK&XP&  
 透镜材料N-BK7。 5y7rY!]Bf  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 9-;ujl?{  
fY@Y$S`Fh  
;SAurG$  
5~T`R~Uqb  
5t]}(.0+  
`IQ01FuP  
3. 结果：双凸球面透镜 I`"8}d@Jm  
/0Q=}:d  
YUo{e=m|  
 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。 J(*qOG
BD  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 rj[2XIO  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 -<kl d+  
fMe "r*SU  
aEr<(x!|"  
>$,A [|R  
=a>a A Z  
4. 参数：优化球面透镜 `YTagUq7  
x\t)u
M%  
yX%T-/XJ  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 m(QGP\Ya  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 pEk^;  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 Y1a[HF^-  
 透镜材料同样为N-BK7。 O9OD[VZk  
O+I\Q?  
:.kc1_veYS  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 a1Q|su{H  
m1@ste;$W  
32!jF}qpD  
^'EeJN  
5. 结果：优化的球面透镜 @y%4BU&>0  
x`8rR
;N!  
{awv=s  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 0r?975@A  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 pG?AwB~@n  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 %H=d_Nm{  
PW(4-H  
pvL)BD  
SN!TE,=I  
6. 参数：非球面透镜 :3`6P:^  
0$)CWah  
2E~WcB  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 #<
ppiu$  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。
&YQ
 
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 pME17 af  
tL0<xGI5^  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 =zw=Jp  
\_?A8
F  
i#/,Q1yEn  
oej5bAi  
DG& ({vy  
7. 结果：非球面透镜 V
Oc_7q_=  
O;RsYs9  
C9^[A4O@X!  
 生成期望的高帽光束形状。 7_Yxz$m  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 t)|*-=  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ovv<7`  
l*^J}oY  
3IXai)6U  
+"8 [E~Bih  
)?35!s6  
8. 总结 ~{Gbu
oH  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 /.1c<!  
l1(6*+  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Y~ j.Kt  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Hc?8Q\O:  
+O`3eP`u  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 2aQR#lcv  
=l6aSr   
扩展阅读 32yGIR
V  
y %R-Oc  
扩展阅读 }^|g|xl!  
 开始视频 USF9sF0l  
-     光路图介绍 '@4Myg* b  
 该应用示例相关文件： y$,K^f  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 0#\K9|.  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 aYTVY
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