[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) w ykaf  
应用示例简述 ZPz=\^  
1. 系统细节 |sP0z !)b  
 光源 ]mgpd}Y  
— 高斯激光束 Q:T9&_|  
 组件 ]9JH.fF  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 %Y5F@=>&  
— 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 S2W@;XvV  
 探测器 gr{*wYL  
— 视觉感知的仿真 )%f]P<kq6  
— 高帽，转换效率，信噪比 {Ve`VV5E  
 建模/设计 #JXXq%4 @  
— 场追迹： %T\2.vl  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 #v9+9X`1L  
>m{>0k(^`  
2. 系统说明 8F's9c,  
A4b+:MQ*OX  
z^WY5~?  
"*(a2k3J  
3. 建模&设计结果 D0TFC3.k}  
u]ps-R_$G  
不同真实傅里叶透镜的结果： .3cD.']%  
!(Q@1c&z  

)@y7 qb  
peOoZdJd  
4. 总结 0($On`#  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 *&R|0I{>  
j#Lj<jX!xR  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 DnW/q  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 2t45/:,  
[ q[2\F?CE  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。  a3a:H  
K]|hkp&  
应用示例详细内容 9|OOT[  
fE3%$M[V7  
系统参数 _Vt(Eg_\  
Z5EII[=$o  
1. 该应用实例的内容 T1x67 b u  
sb?!U"v.'  
aH8]$e8_,\  
t}OzF cyqN  
h|lH`m^  
2. 仿真任务 L 7LUy$M-<  
W
 ,v0~  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 `@vksjxu  
giW9b_  
3. 参数：准直输入光源 P.1Z@HC  
e#F3KLSL`  
kVG+Wr7l0F  
,^eOw
WV  
4. 参数：SLM透射函数 Hc8!cATQk  
2:e7'}\D.  
0W+RVp=TL1  
5. 由理想系统到实际系统 |Z+qaq{X  
Re'3bs:+  
\0&$n  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 "I{Lcn~!@  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 NZFUCD)  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 PpF`0w=1%l  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 >!tfvM2X{  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 _?$w8 S%  
9JJ6$cLF  
S?VKzVDB.S  
c%+uji6  
b5f+q:?{  
应用示例详细内容 A6   
X gtn}7N.  
仿真&结果 F"3'~6  
'0&HkM{ D  
1. VirtualLab中SLM的仿真 7|
 j rk  
SxcE@WM  
 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)。 5~E{bW$  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 (|3?wX'2U  
 为优化计算加入一个旋转平面 0 wDhX  
9F~5Ht  
;4Xx5*E  
\]\h,Y8  
2. 参数：双凸球面透镜 WHfl|e  
Y/pK  
$~?)E;S  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 Fx)><+-  
 由于对称形状，前后焦距一致。 )M(//jX  
 参数是对应波长532nm。 C+mPl+}w  
 透镜材料N-BK7。 {BJH}vV1)  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 t~!ag#3['.  
q^<;B Y  
,JPDPI/a  
`R lWhdE  
N4{g[[ T  
C]ax}P>BQ  
3. 结果：双凸球面透镜 ]@ Vp:RGMr  
&?}h)
U#:  
RK)ikLgp  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 l-Dgm  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 zgn`@y2  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 Lw?>1rTT/  
0G+qF96  
sAZL,w  
<xH! Yskc  
z:)*Aobwv  
4. 参数：优化球面透镜 rm|,+{  
?}u][akM  
n:H |=SF{  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 n-<`Z NMU  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 0$U\H>r  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 oDGBC  
 透镜材料同样为N-BK7。 1 7iw`@  
2o W'B^-  
oB'5':  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 4]Gm4zO  
ygUX]*m!  
m+ #G*  
blaXAqe  
5. 结果：优化的球面透镜 Uf?+oc'{  
6r[pOl:  
>Tn[CgH]7  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 I^D*) z  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 SLvo)`Nc3-  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 E|6@h8#  
>}u#KBedE  
t!>0^['g4  
vJ&35nF&  
6. 参数：非球面透镜 4
~WSIR-  
i9peQ61{  
Oj2=&uz  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 ?tT89m3_E  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 iA'p!l|P  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 +5kQ;D{+  
/u"Iq8QA  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 "#Q"gC.K  
'w|N} 4  
Vu<mOuh
 
@Qqf4h  
~BBh4t&  
7. 结果：非球面透镜 E6-~  
5yroi@KT  
5iGz*_ m  
 生成期望的高帽光束形状。 oiz]Bd  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ItAC
=/(d  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 _e|-O>#pl  
/5\{(=0  
]Rmu+N|  
KkR.p,/  
V:g
XP1P  
8. 总结 `_J>R  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 M IUB]  
|Y(  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ~AF' 6"A  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 aZta%3`)  
=Q!V6+}nY^  
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。 X: Be'  
L|A1bxt  
扩展阅读 G/KTF2wl7  
SMQC/t]HT  
扩展阅读 ^4{{ +G)j  
 开始视频 6(q8y(.`  
-     光路图介绍 g_"B:DR  
 该应用示例相关文件： G[P<!6Id!p  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 op_ 1J;RF  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 C{V,=Fo^