[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)  ^Va1f'g  
应用示例简述 S/I/-Bp~  
1. 系统细节 4YX3+oS  
 光源 .y,0[i V N  
— 高斯激光束 XF_pN[}  
 组件 2,P^n4~A?w  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 Zoc0!84<z  
— 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 N{~YJ$!8  
 探测器 7fX<511(  
— 视觉感知的仿真 vFK<J Sk!  
— 高帽，转换效率，信噪比 14'45  
 建模/设计 :<#nTh_@\'  
— 场追迹： Y7[jqb1D  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ]}(H0?OQR  
E\2%
E@0#  
2. 系统说明 @k/NY*+  
K:Q<CQ2  
q8Z<{#oXu  
d$AWu{y  
3. 建模&设计结果 AjgF6[B  
x~j`@k,;  
不同真实傅里叶透镜的结果： /_#q@r4ZQ  
Nl(3Xqov  
}XM(:|8J,  
NS6:yX,/  
4. 总结 Mzw X>3x  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 pQ<Y:-`c  
CoAvSw  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 _Z,\Vw:\F  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 w~?~g<q  
a"g!
e^  
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。 bB;5s`-  
\`\ZTZni  
应用示例详细内容 a,#j =  
3fJc 9|  
系统参数 A:9?ZI/X  
~PahoRS  
1. 该应用实例的内容 {Wu$YWE*sx  
2oRg 2R}  
X<; f  
~B(4qK1G  
%O;bAC_M  
2. 仿真任务 df#$9-  
j;iAD:nf  
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。 7y@Pa&^8  
"djw>|,N<  
3. 参数：准直输入光源 KX7>^Bt&k  
TLe~y1dwY=  
8rS:5:Hi  
e?ly
H  
4. 参数：SLM透射函数 ?r2` Q  
*6F[t.Or  
Eq\M;aDq  
5. 由理想系统到实际系统 TNh1hhJ$b  
)Z?Ym.0/  
6}Y#=}  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 r|P
B*`  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 -rli(RR)|  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 !|S43i&p  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 Gc;{\VU  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 s '\Uap  
~-J]W-n  
`LE6jp3,  
C"T;Qp~B  
r_6ZO&  
应用示例详细内容 G&V/Gj8  
Fv<F}h?6  
仿真&结果 bPt!
yI:  
1gy.8i  
1. VirtualLab中SLM的仿真 aAMVsE{  
QTX
t8I  
 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)。 Pjjewy1}^  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 2=`o
_<P'"  
 为优化计算加入一个旋转平面 t+iHQfuP9A  
>P@H#=  
TS9|a{j3!  
=i*;VFc  
2. 参数：双凸球面透镜 $$5aUI:$~$  
#& Rw&  
LS*y  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 (l-ab2'  
 由于对称形状，前后焦距一致。 K[r^'P5m  
 参数是对应波长532nm。 }h!f eP  
 透镜材料N-BK7。 s`'{I8'p/  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 CtAwBQO  
h+&OQ%e=8  
/+;h)3PN6  
5r8<7g:>C  
gSUcx9f]  
Y M\ K%rk  
3. 结果：双凸球面透镜 QpA/SmJ  
0rDh}<upjk  
\BZhf?9U  
 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。 $#S&QHyEe  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 Sf7\;^  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ,>-< (Qi  
_FVcx7l!
u  
~r`9+b[9{  
IS 2^g>T#1  
48qV>Gwf  
4. 参数：优化球面透镜 A?%H=>v$  
5^lxj~ F  
u\{ g(li-I  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 /!$c/QZ  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 sOJQ,"sB  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 +hT:2TXn  
 透镜材料同样为N-BK7。 ytoo~n  
@EpIh&  
Q/_f zg  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003
EzV96+  
db6b-Y{
 
ie\"$i.98H  
V'T ,4  
5. 结果：优化的球面透镜 t&CJ%XP  
vbB
c}G"w  
cmg^J  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 !~&R"2/  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 +W\f(/q0  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 &[/w_|b  
`_{`l4i5  
WKIoS"?-F  
7:3$Ey  
6. 参数：非球面透镜 &LVn6zAba  
ayD}r#7  
 %. ,=maA  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 FPI;Jx6W'  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 .CU5}Tv-  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ;z:UN}  
?zVL;gVWA  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 mvZw  
1ilBz9x*!  
o=?C&f{  
$UCAhG$  
w1"nffhO  
7. 结果：非球面透镜 yA(K=?sq  
*B{j.{ p(  
rZ^v?4Z\  
 生成期望的高帽光束形状。 ,JN8f]a^"g  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ICkp$u^  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 J@X'PG< 6B  
lh D,\3/O  
oDYRQozo>  
UE ,t8j  
+H#U~p$  
8. 总结 g
lXZZ=j  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 .Pw\~X3!  
),!;| bh  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 $.v5~UGb{\  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 7{qy7,Gp  
.j>hI="b  
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。 a5!Fv54  
x,S P'fcP  
扩展阅读 ) ^3avRsC  
hQHnwr  
扩展阅读 G\Ro}5TO  
 开始视频 H;fxxu`cS  
-     光路图介绍 z;wELz1L{  
 该应用示例相关文件： pL%r,Y_^\x  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 eT8}  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 S"k*6U