[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) ~+7ad$   
应用示例简述
f_^ix  
1. 系统细节 G~Sy&XJuq  
 光源 v=dKcruR:  
— 高斯激光束 \=HfO?$ Ro  
 组件 !"Z."fm*  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 oHYD_8'f  
— 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 D}=/w+  
 探测器 O('i*o4!}  
— 视觉感知的仿真 p~v2XdR  
— 高帽，转换效率，信噪比 XHwZ+=v  
 建模/设计 k~'?"'  
— 场追迹： V
{7lltu  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 U*`  
hY4)
W  
2. 系统说明 4\ uZKv@,  
$9j>VGf=
 
FJ3:}r6 "  
H4,.H,PZ  
3. 建模&设计结果 ,6cbD  

Z L6~Eut  
不同真实傅里叶透镜的结果： '&_y*"/c  
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A  
=/!{<^0  
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#Ia  
4. 总结 J*^,l`C/  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 \$$b",2 h  
e&FX7dsyy  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 4cVs(`g^  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 2yCd:wg  
EP*["fx  
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。 |({UV-`  
5@r_<J<>  
应用示例详细内容 X&FuqB  
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系统参数 X T)hPwg.  
-Uhl9 =  
1. 该应用实例的内容 wr;|\<c  
)T$fk  
=J[[>H'<d  
;&t1FH#=  
-$]DO5fY  
2. 仿真任务 :.'T+LI  
;]#4p8lh+  
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。 l)!woOt  
%]:vT
&M  
3. 参数：准直输入光源 &L~31Ayj&  
*l'$pJ X  
#3:'lGBIK  
by:xD25  
4. 参数：SLM透射函数 :]
z
-Rz  
*a0I Z  
YI\Cs=T/  
5. 由理想系统到实际系统 Tdmo'"m8z_  
$>rfAs!  
U=cWvr65  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 rgvc5p  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 *,*:6^t  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 o)'=D(  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 Jm1AJ4mw  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 |u@>[*k'=  
+so o2cb  
+
?m=f}>W1  
~x^+OXf!^g  
_itN.^  
应用示例详细内容 #?d>S;)+  
?(L?X&)v  
仿真&结果 Yiw^@T\H`  
j9fL0$+FI  
1. VirtualLab中SLM的仿真 -a^sX%|Bl  
J-{E`ibGN  
 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)。 "dU#j,B2  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 o;-!?uJ  
 为优化计算加入一个旋转平面 G,* uj0g  
[0 f6uIF  
iQj{J1V  
}z2-|"H  
2. 参数：双凸球面透镜 sOH
AW*+  
U`4Zj1y  
TKydOw@P"  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 DLQ`<aU
 
 由于对称形状，前后焦距一致。 b#'a4j-u  
 参数是对应波长532nm。 _C#()#  
 透镜材料N-BK7。 x%7x^]$  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 gV>\lMc[-%  
{v'Fg  
!|QeYGnq6  
JKbB,  
tzN;;h4C  
WU@,1.F:  
3. 结果：双凸球面透镜 _$lQK{@rY  
6>A8#VT  
)ciHY6  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 KO"iauW  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 MUl+Oy>  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 C#
0Wo  
5ZxBmQ  
#| Po&yu4R  
FZ/&[;E!  
/_(Dq8^g@  
4. 参数：优化球面透镜 L  *@>/N  
R6Lr]H  
!*-cf$  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 _ji%BwJ  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 uIwyan-  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。
`lzH:B  
 透镜材料同样为N-BK7。 jL1UPN  
K-5)Y+| >  
Bnv%W4  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ^Pwq`GA  
mt'#j"mU  
)-oNy-YL  
yAe}O#dy  
5. 结果：优化的球面透镜 uy~j$lrn  
*<1m 2t>.  
~Ua0pS?  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 R,lr&;a8  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 k,,}N9  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 fkM4u<R^  
iatQHn>(  
[cq>QMW  
3@PVUJ0B|  
6. 参数：非球面透镜 hSmM OS{  
L<n_}ucA  
"P~>AXcq  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 "2-TtQV!  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 1mqFnVkf&+  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 <Bwu N,}  
}V{, kK  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 n~Ix8|S h  
r\zK>GVm_  
TocqoYX{{  
yd k  
9Bn dbSi  
7. 结果：非球面透镜 O`eNuQSv  
BLRrHaX0  
\hz)oC  
 生成期望的高帽光束形状。 V+Z22  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 .s+e hZ  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 ^U1;5+2G+~  
Pdv&X*
KA  
l!1bmg#]$  
`JC!uc  
WrV|<%EQh  
8. 总结 rpvm].4  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 c;WS !.  
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pp8C}  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ~=71){4A  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 E^rN)  
54k Dez  
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。 h0GXN\xI  
N7NK1<vw2  
扩展阅读 >uVG]  
__a9}m4i7x  
扩展阅读 aW"BN 5eM>  
 开始视频 y
==x  
-     光路图介绍 V Bg\)r[  
 该应用示例相关文件： MQI6e".  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 u+-}|  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 5!w
a\)wY