[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) Y604peUF  
应用示例简述 JBQ,rX_Hw  
1. 系统细节 q[]EVs0$ew  
 光源 b\~rL,7(  
— 高斯激光束 mMO:m8W  
 组件 @=x=dL
(  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 m;o \.s  
— 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 O6gI%Jdp  
 探测器 ~V3pj('/)'  
— 视觉感知的仿真 K9  
— 高帽，转换效率，信噪比 &,Dh*)k  
 建模/设计 #9z\Wblr  
— 场追迹： UMUr"-l =  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ewB&PR  
m<005_Z0Q  
2. 系统说明 YhFB*D;  
R^P~iAO  
hX\XNiCiK8  
msg&~"Z  
3. 建模&设计结果 q.i@Lvu#  
[La=z7*  
不同真实傅里叶透镜的结果： FX)g\=ov  
OtJYr1:y_  
-?<wvUbR{  
oz%ZEi\bW  
4. 总结 =3lUr<Ze  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 O-:#Q(H!  
[(}f3W&  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 \p1H" A  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 PH97O`"  
@m!~![  
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。 ga^O
]yK  
[qlq&?"  
应用示例详细内容 YMLo~j4J  
0wXfu"E{  
系统参数 F7UY>z3jL  
By6C+)up  
1. 该应用实例的内容 bmna*!l^M  
i>r4Rz!  
x_{ua0BLDf  
MzYTEe&-L  
CF>k_\/Bj  
2. 仿真任务 "QACQ-  
z^I"{eT8  
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。 1 9a"@WB@  
~}w(YQy=y  
3. 参数：准直输入光源 9+h9]
T:9  
d6,%P6  
pmB}a7  
K+Al8L?K_  
4. 参数：SLM透射函数 U*,8,C  
B`<(qPD  
:h0as!2@dp  
5. 由理想系统到实际系统 Xj"/6|X  
enlk)_btp  
l/[@1(F  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 U2/H,D  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 rX%#Q\
0h  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 mN@)b+~(S  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 r0l ud&_9  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 6 +^V  
4?g~GI3  
o1MI&}r  
1gts=g.  
k!t5>kPSQ
 
应用示例详细内容 IV;juFw}G  
!(F+~,  
仿真&结果 -r]s #$  
_)p@;vGV  
1. VirtualLab中SLM的仿真 +|r;
t  
W
!.UMmw`  
 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)。 HD?z  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 R}Uvi9?  
 为优化计算加入一个旋转平面 NwD*EuPF:  
[=u8$5/a  
>},O_qx  
XJ?|
\=]  
2. 参数：双凸球面透镜 }lML..(
(1  
U
d^+a H  
8|{:N>7  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 1sYwFr5  
 由于对称形状，前后焦距一致。 Thn-8DT  
 参数是对应波长532nm。 LpaY Md;  
 透镜材料N-BK7。 5dT-{c%w4  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 z 4Qz9#*"^  
!sEI|
47{  
b.47KJzt  
8<0H(lj7_  
/],:sS7  
`(H]aTLt ,  
3. 结果：双凸球面透镜 I?J$";A  
&E.0!BuqV  
iBwl(,)?m2  
 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。 ruS/Y
h  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 KArf:d  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 Ig"K
rz  
Se*ZQtwE  
:35J<oG  
zOLt)2-<  
K_Y0;!W  
4. 参数：优化球面透镜 /XEcA5C<  
W>K2d  
I"#jSazk  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 W:4]-i?2  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 Ag }hyIl  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ]n${j/x  
 透镜材料同样为N-BK7。 (03m%\  
Ayc}uuu  
)_NQ*m  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 }di)4=U9  
"@Ra>qb  
DC]FY|ff  
7`6n]4e  
5. 结果：优化的球面透镜 L7G':oA_`p  
rs~RKTv-  
aN).G1  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 h\Op|#gIT  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 }(Nb]_H  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 ~d/Doi  
SgAY/#  
Os*,@N3t  
DvF`KHsy  
6. 参数：非球面透镜 )+RGXVp  
QJTGeJ Y  
r9%4q4D?>9  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 _T6WA&;8  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 W~.1f1)  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 BEg%u)"([  
W|G(x8  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 8~ .r/!wfy  
IxYuJpi  
R5X<8(4p  
r,2x?Qi  
sw'20I  
7. 结果：非球面透镜 Axk p  
{b<p~3%+Hc  
HO41)m+&  
 生成期望的高帽光束形状。 ~ I]kY%  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 !Lb9KD
k  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 >9esZ
A^';  
l|%7)2TyG)  
i'L7t!f}o  
}z,4IHNn  
+"?K00*(  
8. 总结 uB 6`e!Q  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 M86
v  
ZJP.-`U  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 GTYGm  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 RA+Y./*h  
j Z3N+_J1  
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。 \kzxt/Ow  
5[al^'y  
扩展阅读 
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扩展阅读 /!eC;qp;[  
 开始视频 67}y/C]
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-     光路图介绍 bRLmJt98P  
 该应用示例相关文件： R{8nR00|1  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 4eU};Pv  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 S@Yb)">ZQ