[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) >9klh-f  
应用示例简述 }qg!U
m0  
1. 系统细节 MWuVV=rd8a  
 光源 04"hQt{[  
— 高斯激光束 St3~Y{aI|  
 组件 'F~
u \m=E  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 =sm(
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 )Qc$UI8L  
 探测器 o]j*  
— 视觉感知的仿真 x{- caOH  
— 高帽，转换效率，信噪比 c2U>89LlZ  
 建模/设计 r3-3*_  
— 场追迹： F,bl>;{[{  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 Ob6vg
^#  
t Z%?vY~!  
2. 系统说明 AjS5  
4j*}|@x  

I5~DC  
Y `{U45  
3. 建模&设计结果 O<hHo]jLF  
bODl q  
不同真实傅里叶透镜的结果： }B5I#Af7  
|bk*Lgkzw  
JjmL6(*ui  
ZUu^==a  
4. 总结 d.Z]R&X08  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。
=bDG|:+  
\x!>5Z 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。 1gE`_%?K  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 L`#+ZLo  
dd$N4&  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 x6t;=  
:QVGY^c  
应用示例详细内容 >W;i2%T  
 UyQn onS  
系统参数 VPHCPGrk  
ZeeuH"A  
1. 该应用实例的内容 1@WGbORc*  
FMn&2fH  
7'|PHQ?S  
#RF=a7&F  
cGp^;> ]M  
2. 仿真任务 .bE,Q9:  
=Wf@'~K0k"  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 nR7\ o(!  
a3;.{6el)H  
3. 参数：准直输入光源 G DV-wPX  
6fkr!&Dy7  
k@L~h{`Mc\  
)hug<D *h  
4. 参数：SLM透射函数 ,<1*  
.6K>"  
%\l,X{X  
5. 由理想系统到实际系统 qC)VT
3  
k3 l  
+HX'AC  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 +!vRU`  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 ZhsZywM  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 ju]]|  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 u3vmC:bV  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 _ ^{Ep/ME=  
[Ni4[\  
Q7|13^|C  
[fp"MPP3  
I*}#nY0+  
应用示例详细内容 Z
+"&{g  
CWp1)%0=  
仿真&结果 &>e DCs  
^{:jY, ?]  
1. VirtualLab中SLM的仿真 Jdn*?hc+  
j&A3s{S4A  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 `a>vPW  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 FE}!bKh  
 为优化计算加入一个旋转平面 #ja`+w}  
`?JgHk  
|lxy< C4V  
+ZKhmb!  
2. 参数：双凸球面透镜 vC:b?0s#(  
9Yyg}l:  
zU~..;C  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 K//T}-Uub  
 由于对称形状，前后焦距一致。 s.`d<(X?  
 参数是对应波长532nm。 |A0$XU{  
 透镜材料N-BK7。 xXZKj  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 |QLX..  
IY6_JGe_w  
lGUV(D  
U@MP&sdL  
toqzS!&.v  
e({fY.)SGo  
3. 结果：双凸球面透镜 Wk\@n+Q{]  
{~fCqP.2  
YM`pNtQ  
 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。 8e!DDh  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 
KC:4  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 i ,pN1_-
 
TE%#$q  
RX5.bVp eE  
i1I>RK  
45sxF?GSwL  
4. 参数：优化球面透镜 DBJA}Cw  
>}b6
J7_  
+RV-VrV  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 =kh>s$We  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 p*`SGX  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 t-i6FS-  
 透镜材料同样为N-BK7。 HDVl5X`j'  
oNB,.:  
ZuvPDW%  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 u=;nU(]M '  
]A72)1  
'd#\7J>d  
7sc<dM  
5. 结果：优化的球面透镜 8a`+h#  
U`8|9v  
zL
Q#GF  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 ,p!B"# ot  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 ydND$@; Z  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。
]}[Yf  
zk5=Opmvh  
+K%pxuVh  
eh:}X}c=J]  
6. 参数：非球面透镜 ~r^5-\[hZ  
) wY!/
&  
Sf&?3a+f  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 hyb +#R  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 .L7Yf+yFg  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 Ji6`-~ k  
E8-fW\!F  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 |Vwc/9`t]>  
NdsX*o@a  
zD2.Q%`IM  
N pXgyD  
b>QM~mq3^I  
7. 结果：非球面透镜 'sRg4?PT  
YxEbg(Y  
LMFK3
Gd[  
 生成期望的高帽光束形状。 G7Z vfLR{:  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 0aC2 Pym^  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 K)/!&{7n}a  
IAP/G5'Q  
b+IOh|  
W""*hJ  
{b'}:aMc  
8. 总结 EK?@Z.q+  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 RQ^m6)BTo  
_k_>aG23  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 4L=$K2R2r  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 >'aG/(  
=Y&9 qt  
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*me'?q  
6[*;M  
扩展阅读 cX%:  
&@YFje6Lcm  
扩展阅读 K/vxzHSl  
 开始视频 ZT) !8  
-     光路图介绍 X!o[RJY  
 该应用示例相关文件： W?qpnPW  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 [x!i* rW3  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 P>*Fj4Z~